多级压力源液压矩阵回路节能控制研究

【摘要】：当前,节能已经成为当今液压技术应用与发展不可忽视的问题之一。传统大功率电液比例阀控液压系统已很好地实现了执行器的平稳、快速、准确控制,然而传动效率低却始终困扰着这类液压系统的发展。本文基于大功率液压系统多泵、多执行器的特征,提出一种能够实现不同流量和多级压力输出特性且具有能量储备和调控能力的液压矩阵回路,使其不仅能够动态匹配多工况变负载,而且又能进行能量流的全局调配,达到系统高效节能的目的。本论文所开展的主要研究工作有:首先,定义了阀矩阵及液压矩阵回路,分析了液压矩阵回路的组成及工作原理,给出其设计原则,对其节能特性、冗余性等进行了分析,建立了阀矩阵的数学模型,最终给出了液压矩阵回路的适用系统。其次,针对单一压力源不能很好匹配多执行器中每个执行器负载,也不能实时匹配单一执行器变负载工况变化,更不利于能量的回收和再生等问题,基于液压矩阵回路,提出多级压力源液压矩阵回路,分析了多级压力源液压矩阵回路原理,研究多级输出力的实现,探讨了其节能机理,并给出了压力切换控制方法。然后,以多级压力源液压位置控制系统为例,建立了其数学模型,仿真研究其采用多级压力源液压矩阵回路后,其控制性能和节能特性。最后建立了多级压力源液压位置控制系统实验平台,通过实验验证了多级压力源液压位置控制系统具有明显的节能效果,但是位置跟随过程还需改善。本论文所进行的上述研究内容奠定了液压矩阵回路研究的基础,也为液压系统的节能控制提供了新思路。 【关键词】：液压矩阵回路 负载匹配 节能 位置控制 多级压力源
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 液压系统节能技术研究11-18
• 1.2.1 变量泵控制技术12-13
• 1.2.2 变频控制技术13-14
• 1.2.3 泵阀复合控制14-15
• 1.2.4 能量回收技术15-16
• 1.2.5 阀控系统节能性研究16-18
• 1.3 液压矩阵回路18-20
• 1.4 课题的研究意义及内容20-22
• 第2章 液压矩阵回路基础理论研究22-41
• 2.1 液压矩阵回路概念和组成22-25
• 2.1.1 阀矩阵概念22
• 2.1.2 阀矩阵工作原理22-23
• 2.1.3 液压矩阵回路组成23-25
• 2.2 液压矩阵回路设计原则25-27
• 2.3 阀矩阵的数学描述27-31
• 2.3.1 阀矩阵的数学描述27-28
• 2.3.2 阀矩阵数学建模28-31
• 2.4 液压矩阵回路基本特性31-39
• 2.4.1 节能性32-37
• 2.4.2 冗余性37-39
• 2.4.3 多功能性39
• 2.4.4 可逆设计39
• 2.5 液压矩阵回路适用系统39-40
• 2.6 本章小结40-41
• 第3章 多级压力源液压矩阵回路设计41-56
• 3.1 多级压力源输入时液压矩阵回路原理41-42
• 3.2 多级输出力的实现42-47
• 3.2.1 多级输出力定义42-43
• 3.2.2 工作模式的定义43-45
• 3.2.3 阀控非对称缸多级输出力45-47
• 3.3 多级压力源节能机理研究47-52
• 3.3.1 多级压力源输入节流损失分析47-48
• 3.3.2 泵源输出功率分析48-49
• 3.3.3 能量回收再利用与能量再生49-50
• 3.3.4 负载匹配特性分析50-52
• 3.4 压力切换控制方法52-55
• 3.4.1 压力切换与工作象限52-53
• 3.4.2 压力切换逻辑控制策略53-55
• 3.5 本章小结55-56
• 第4章 多级压力源液压位置控制系统仿真和实验研究56-79
• 4.1 多级压力源液压位置控制系统原理56-57
• 4.2 多级压力源液压位置控制系统数学建模57-60
• 4.2.1 多级压力源阀控缸流量连续性方程58-59
• 4.2.2 阀的线性化流量方程59-60
• 4.2.3 液压缸和外负载力的平衡方程60
• 4.2.4 多级压力源阀控液压缸系统的传递函数60
• 4.3 多级压力源液压位置控制系统仿真研究60-69
• 4.3.1 系统仿真模型的建立60-62
• 4.3.2 中间压力等级选择分析62-63
• 4.3.3 系统控制特性仿真分析63-66
• 4.3.4 系统节能特性仿真分析66-69
• 4.4 多级压力源液压位置控制系统实验研究69-78
• 4.4.1 多级压力源液压位置控制系统实验台硬件69-72
• 4.4.2 系统控制性能实验分析72-76
• 4.4.3 系统节能特性实验分析76-78
• 4.5 本章小结78-79
• 结论79-81
• 参考文献81-85
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果85-86
• 致谢86-87
• 作者简介87

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