检索结果-内蒙古大学图书馆

机电工程 2012年第9期29卷 1046-1049,1060页

作者：朱何李胜阮健浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室浙江杭州310014

为提高电液伺服控制系统的响应速度和精度,将角位移测控技术应用到电-机械转换器控制闭环中,增加步进电机位置信号作为控制参数,实现了位置闭环控制。开展了基于霍尔技术位移测量技术的研究及其解码原理的分析;根据Mlx90316芯片的时序要... 详细信息

为提高电液伺服控制系统的响应速度和精度,将角位移测控技术应用到电-机械转换器控制闭环中,增加步进电机位置信号作为控制参数,实现了位置闭环控制。开展了基于霍尔技术位移测量技术的研究及其解码原理的分析;根据Mlx90316芯片的时序要求,设计了一种电-机械转换器角位移测控系统,实现了角位移的非接触式测量;测控系统以TMS320F2812 DSP作为主控器,开发了相关功能模块,进行了位移闭环PID控制策略的研究,以及软硬件的设计与测试,实现了步进电机的位置反馈与闭环控制。测试结果表明,该系统测量速度可达2 800 fp/s,精度可达12 bit,系统具有测速范围宽、控制精度高等特点。

关键词：电-机械转换器角位移测量 Mlx90316

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基于模糊算法的2D伺服阀控制器的研究

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浙江工业大学学报 2019年第4期47卷 355-360页

作者：李胜董健郭克孙冲冲姜志海浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室

为了提升2D伺服阀电-机械转换器的控制性能,建立了一种基于模糊控制在线参数调节控制算法的2D伺服阀控制器。在2D伺服阀硬件主芯片采用TMS320F2812_DSP微处理器的基础上,采用先进的模糊控制算法与传统的PID控制相结合的模糊PID控制策略... 详细信息

为了提升2D伺服阀电-机械转换器的控制性能,建立了一种基于模糊控制在线参数调节控制算法的2D伺服阀控制器。在2D伺服阀硬件主芯片采用TMS320F2812_DSP微处理器的基础上,采用先进的模糊控制算法与传统的PID控制相结合的模糊PID控制策略,将模糊控制的鲁棒性好、适应性强以及PID控制可对控制参数进行实时调节等有效地结合起来。根据2D伺服阀电-机械转换器测试所需要的条件,搭建2D伺服阀电-机械转换器试验系统对2D伺服阀电-机械转换器的性能进行测试。实验结果验证了所设计的模糊控制算法的控制器是一种较为理想的控制方法,系统具有较高的性能,能改善步进电机控制系统中存在的失步、振荡现象,实现在线修正,电-机械转换器的频宽从之前的260Hz提高到380Hz。

关键词：控制器 2D伺服阀电-机械转换器模糊PID

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2D伺服阀及其增益自调节单神经元PID控制方法的研究

2D伺服阀及其增益自调节单神经元PID控制方法的研究

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作者：孙冲冲浙江工业大学

学位级别：硕士

电液伺服控制系统与电机控制系统相比,具有功率重量比大、响应速度快、刚度大、控制精度高等优点,因而广泛应用于航空、航天、船舶、装备机械等领域。但随着现代工业的发展,对电液伺服系统的响应速度、工作稳定性、抗污染能力等也提出... 详细信息

电液伺服控制系统与电机控制系统相比,具有功率重量比大、响应速度快、刚度大、控制精度高等优点,因而广泛应用于航空、航天、船舶、装备机械等领域。但随着现代工业的发展,对电液伺服系统的响应速度、工作稳定性、抗污染能力等也提出了越来越高的要求。为此,本文对2D伺服阀及其增益自调节单神经元PID控制方法进行了研究。一方面,建立了2D伺服阀伺服螺旋机构的数学模型,分析了其静动态特性以及不同结构参数对其动态特性的影响;另一方面,2D伺服阀控制系统是一种非线性、强耦合、参数时变的系统,采用常规PID控制难以有效发挥其性能,而单神经元作为神经网络的基本单元,不仅具有自适应和自学习功能,而且结构简单易于实现,因此,本文将单神经元与PID控制相结合,研究了具有增益自调节功能的单神经元PID控制在2D伺服阀控制系统中的应用。本文的具体研究内容和成果如下:(1)对2D伺服阀的阀体进行了分析。建立了2D伺服阀伺服螺旋机构的数学模型,分析了其静动态响应特性,研究了其主要参数,如高低压孔半径、初始弓高和斜槽倾角等对动态特性的影响,为2D伺服阀阀体结构的优化设计提供了理论依据。(2)对2D伺服阀电—机械转换器的数字控制技术进行了研究。建立了2D伺服阀电—机械转换器的数学模型,从电—机械转换器的角度对两相混合式步进电机的动态响应特性进行了仿真分析,仿真结果表明两相混合式步进电机作为电—机械转换器具有较好的动态特性。(3)提出2D伺服阀基于增益自调节单神经元PID的双闭环控制算法,使电—机械转换器转子能够随着输入信号的变化快速精确定位,解决了2D伺服阀控制精度和响应速度之间的矛盾。对电—机械转换器控制系统的动态特性和抗干扰特性进行了仿真分析。与传统增量式PID控制相比,采用增益自调节单神经元PID控制的系统响应速度和对干扰的抑制作用都有了明显的提高。(4)基于所提出的控制算法,设计了2D伺服阀的控制器,并搭建了实验测试平台,分别研究了电—机械转换器和2D伺服阀在所述控制方法下的静动态特性,实验结果显示,电—机械转换器和2D伺服阀均具有良好的静动态特性,验证了2D伺服阀基于增益自调节单神经元PID的双闭环控制算法的有效性。

关键词： 2D伺服阀电-机械转换器单神经元PID 增益自调节

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单相永磁力矩马达的力矩转角特性

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机械科学与技术 2018年第4期37卷 532-536页

作者：孟彬林琼浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室杭州310014

现有的2D阀用电-机械转换器从磁路原理和结构而言均较为复杂,本文设计了一种单相励磁的轴向不对称磁路,并根据该磁路提出了一种新型的单相永磁力矩马达。首先通过磁路解析法推导了马达的力矩转角特性方程,随后建立有限元模型分析了该马... 详细信息

现有的2D阀用电-机械转换器从磁路原理和结构而言均较为复杂,本文设计了一种单相励磁的轴向不对称磁路,并根据该磁路提出了一种新型的单相永磁力矩马达。首先通过磁路解析法推导了马达的力矩转角特性方程,随后建立有限元模型分析了该马达的磁场分布和力矩转角特性。基于数值模拟结果加工了样机,建立了测试台架对其作了力矩转角特性的测试。测试结果与模拟结果较为符合,表明该马达的电磁力矩较大,其力矩-转角特性曲线呈上升的线性关系,力矩幅值随励磁电流而增加,适合作为2D三通阀及其他类似元件的电-机械转换器。

关键词：力矩马达磁路电-机械转换器 2D阀

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耐高压高速开关电—机械转换器关键技术研究

耐高压高速开关电—机械转换器关键技术研究

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作者：满军浙江大学

学位级别：博士

随着计算机技术的日益完善和广泛应用,电液数字控制技术已成为机械行业实现机电一体化的一种重要手段,是实现对液压系统高速、高精度控制的理想方法之一,已广泛应用于国防及民用如航空航天、汽车、冶金、武器控制、农业机械和工程机械... 详细信息

随着计算机技术的日益完善和广泛应用,电液数字控制技术已成为机械行业实现机电一体化的一种重要手段,是实现对液压系统高速、高精度控制的理想方法之一,已广泛应用于国防及民用如航空航天、汽车、冶金、武器控制、农业机械和工程机械等领域。其中,高速开关电—机械转换器是其核心技术。高速开关电—机械转换器可直接与微机相连而无需D/A转换装置,与传统的伺服阀和比例阀阀用电—机械转换器相比,具有结构简单、工艺性好、成本低、抗污染能力强、重复精度高、工作稳定可靠、能耗低等优点,目前已成为电—机械转换器的一个研究热点。对耐高压高速开关电—机械转换器的研究,能够提高电液数字控制系统的整体性能指标,更好地满足生产生活需要,进而推动相关领域理论、技术和装备的发展。论文以耐高压高速开关电—机械转换器为研究对象,采用理论分析、数值仿真和实验研究相结合的方法,对耐高压高速开关电—机械转换器关键技术进行了系统、深入的研究。基于耐高压动铁式高速开关电—机械转换器,对大行程时的吸合性能和释放性能综合考虑,分析了动态过程中的磁路变化,探讨了主要结构参数对静、动态特性的影响,完成了平面形磁极和圆锥形磁极耐高压大行程高速开关电—机械转换器的研制,仿真与实验表明这两种耐高压大行程高速开关电—机械转换器因匹配不同的负载弹簧特性以适用不同的工作行程；针对导磁套一体式耐高压高速开关电—机械转换器漏磁的问题,提出了永磁屏蔽式耐高压高速开关电—机械转换器的结构方案,并进行了仿真分析和实验研究,结果表明,采用永磁屏蔽策略可形成永磁磁通和线圈磁通相互约束的磁场状态,从而在减少漏磁的同时避免永磁体极化磁通的自锁力问题,能有效地增加电磁力并大幅提升吸合性能；作为应用的实例,将耐高压高速开关电—机械转换器应用于电液振动冲击系统,从而用高速开关阀替代了原系统所用的电液伺服阀,仿真与实验表明新系统性能满足设计要求,降低了成本。有关各章内容分述如下：第一章,从电液数字控制和高速开关阀技术应用的角度出发,探讨了高速开关电—机械转换器关键技术的研究进展,分析总结了阀用电—机械转换器的结构和高速响应特点以及发展趋势。第二章,介绍了电—机械转换器的作用、分类及结构特点；针对广泛应用的耐高压动铁式高速开关电—机械转换器,介绍了其典型结构、工作原理和性能指标；建立了电—机械转换器的动态数学模型,围绕电磁力的计算,分别介绍了磁路分析法和有限元分析法,并指出它们的各自特点和应用场合；通过仿真深入研究了高速开关电—机械转换器的动态特性,阐明了动态过程的进行规律和分析设计方法。第三章,研制了平面形磁极和圆锥形磁极耐高压大行程高速开关电—机械转换器,详细分析了其结构与工作原理；针对大行程的工作特点,结合磁路分析法和有限元分析法,分析了动态过程中的磁场/磁路变化以及磁场／磁路变化对静、动态特性的影响,阐述了结构参数的作用机理,明确了两种耐高压大行程高速开关电—机械转换器的具体结构参数值；介绍了静态特性测试系统和动态特性测试系统的原理、组成和实验方法；基于搭建的静、动态特性实验系统,实验研究了这两种电—机械转换器,并与仿真结果进行了对比。第四章,提出并介绍了新型永磁屏蔽式耐高压高速开关电—机械转换器的结构和工作原理,采用磁路分析和有限元仿真相结合的方法,探讨了其主要结构参数对静、动态特性的影响；阐述了电磁铁动态过程的功能转换分析和导磁套受压的失效形式,利用有限元工具分别进行了温升分析和强度分析,结果表明均在许可范围内；搭建了静、动态特性实验系统,进行了实验研究,并与仿真结果进行了对比；与导磁套一体式耐高压高速开关电—机械转换器进行了对比实验,结果验证了永磁屏蔽策略的有效性。第五章,作为耐高压高速开关电—机械转换器的应用实例,研制了基于高速开关阀的电液振动冲击系统,并应用于剁挫机；建立了耐高压高速开关电—机械转换器、高速开关阀和电液振动冲击系统的仿真模型,通过仿真获得其静、动态特性,并探讨了耐高压高速开关电—机械转换器的性能对电液振动冲击系统的影响；建立了冲击能测试系统,获得了基于高速开关阀的电液振动冲击系统的冲击力实验结果,并进行了实验研究和仿真对比。第六章,概况了全文的主要研究工作和成果,并展望了今后需要进一步研究的工作和方向。

关键词：电-机械转换器耐高压高速开关大行程永磁屏蔽电磁铁磁路有限元动态特性响应时间仿真实验

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φ6通径2D数字阀高频电-机械转换器的研究

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机电工程 2011年第2期28卷 191-194页

作者：李江龙阮健李胜浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310014

为提高数字伺服阀的频率特性和响应速度,对弹射系统用φ6通径,2D数字阀选用低惯量的两相混合步进电机作为其电-机械转换器,介绍了其工作原理并设计了2D数字伺服阀专用DSP控制器,采用电流和位置双闭环算法对其性能进行了实验研究。实验... 详细信息

为提高数字伺服阀的频率特性和响应速度,对弹射系统用φ6通径,2D数字阀选用低惯量的两相混合步进电机作为其电-机械转换器,介绍了其工作原理并设计了2D数字伺服阀专用DSP控制器,采用电流和位置双闭环算法对其性能进行了实验研究。实验结果表明,该电-机械转换器在幅值100%最大阀开口的阶跃信号输入下,上升时间为5 m s;正弦输入信号下,对应-3 dB的频宽分别约为305 Hz;其频响高于同类数字伺服阀用电-机械转换器。

关键词： 2D数字阀嵌入式控制电-机械转换器频率响应

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基于STM32的2D比例伺服阀数字控制器的设计与研究

基于STM32的2D比例伺服阀数字控制器的设计与研究

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作者：李成蔚浙江工业大学

学位级别：硕士

近年来,随着机电装备自动化需求的提高,工程领域对电液控制系统提出了更高的性能指标。电液比例伺服控制技术综合了电液比例控制和电液伺服控制的优点,具有性能可靠、成本低、控制精度高和响应特性快等优点,因此获得广泛应用,成为当前... 详细信息

近年来,随着机电装备自动化需求的提高,工程领域对电液控制系统提出了更高的性能指标。电液比例伺服控制技术综合了电液比例控制和电液伺服控制的优点,具有性能可靠、成本低、控制精度高和响应特性快等优点,因此获得广泛应用,成为当前电液控制技术的亮点之一。本文设计的2D比例伺服阀则利用单阀芯的双运动自由度(旋转和直动)设计的伺服螺旋机构来实现功率放大功能,集直动-导控功能于一体,相较于其他电液阀具有抗污染能力强、固有频率高、零位泄漏小、动态特性好、结构简单等优点。该2D比例伺服阀以直流电机为电-机械转换器,具有成本低、便于控制等优点。同时设计了基于Stm32F405为核心的数字控制器,不仅使得2D比例伺服阀具有良好的动静态特性,而且其自身具有体积小、集成度高、高性价比的优点,具体研究内容及成果如下:1.研究了2D比例伺服阀的结构和工作原理。2D比例伺服阀阀体采用了液压伺服螺旋机构,解决了传统的单级直动式电液阀难以实现大流量和高压力控制与导控型电液阀复杂结构的难点。通过MATLAB对伺服螺旋机构进行仿真分析,研究了各种结构参数对其性能的影响。2.对2D比例伺服阀的电-机械转换器直流电机建立了理论模型,用Simulink对电机及其双闭环控制系统进行了仿真,分析出主要是相位滞后限制了电机的频宽并设计了相位补偿算法拓宽了电机的频宽。进行了动态特性的实验研究,实验结果表明直流电机阶跃响应的上升时间约为5ms,动态特性良好,对2D比例伺服阀的控制奠定了基础。***32F405主频高达168MHz,集丰富的外设功能与现金的浮点运算单元(FPU)于一体。设计了以Stm32F405和H桥电机驱动芯片DRV8844为核心的数字控制器,在程序中实现了对电机的双闭环PID控制,并且增加了相位补偿算法,有效提高了电机的频率响应和稳定性。4.搭建了2D比例伺服阀性能测试平台,测试了2D比例伺服阀导控级零位泄漏、流量特性以及动态特性。实验结果表明在2D比例伺服阀具有良好的动静态特性。

关键词： 2D比例伺服阀电-机械转换器伺服螺旋机构相位补偿

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基于三相步进电机的2D伺服阀控制器的研究

基于三相步进电机的2D伺服阀控制器的研究

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作者：黄星浙江工业大学

学位级别：硕士

电液伺服阀是电液伺服控制系统中的主要元件,它将输入的微小电信号转化为大功率的液压信号(压力和流量),在整个液压伺服系统中起核心作用。电液伺服阀因为动态响应快、精度高、功率重量比大等优点,所以应用非常广泛。2D伺服阀由敏感腔... 详细信息

电液伺服阀是电液伺服控制系统中的主要元件,它将输入的微小电信号转化为大功率的液压信号(压力和流量),在整个液压伺服系统中起核心作用。电液伺服阀因为动态响应快、精度高、功率重量比大等优点,所以应用非常广泛。2D伺服阀由敏感腔、高低压孔以及螺旋槽等组成伺服螺旋机构,将阀芯的旋转运动转化成阀芯的轴向位移,达到功率放大作用。这种特有的集导控级和功率级于一体的结构使得2D伺服阀具有体积小、抗污染能力强、动态响应快的特点。2D伺服阀的性能除了与其结构有关,在很大程度上还取决于其电-机械转换器,因此,本论文以三相步进电机作为电-机械转换器,对其及其控制器进行研究。以TI公司的TMS320F2812和IRF64N组成的三相桥式驱动电路为控制器核心而进行设计,克服了早期集成式驱动芯片对电流的限制,提高了电-机械转换器的驱动力矩以及响应速度;采用空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)以及电流、速度、位置三闭环控制算法,解决了响应速度和控制精度之间的矛盾,实现了基于三相步进电机转子角位移在任何位置的快速精确定位。具体研究内容及成果如下:1.研究2D伺服阀的结构和工作原理,并进行数学建模和理论分析。通过MATLAB软件对数学模型进行必要的仿真分析,研究出影响2D伺服阀动静态特性主要因素,为实现对2D伺服阀控制方案的设计提供了理论指导。2.研究2D伺服阀电-机械转换器(三相步进电机),建立了数学模型以及Simulink仿真模型,并且进行了仿真分析,为电-机械转换器的控制技术及其线路板的设计奠定了理论基础。3.基于SVPWM技术以及id=0的矢量控制方法,进行了数学推导和仿真建模,根据仿真的结果,又注入了三相电机转子位置的电流、位置、速度三闭环控制算法。仿真结果表明,在420Hz处幅值衰减-3dB,在390Hz处相位滞后90°,得出相位滞后对频宽的影响较大。阶跃响应的上升时间为5.5ms,稳态误差几乎没有,超调量小,不存在震荡。结合电-机械转换器系统整体的控制框图及其控制算法,设计出了 2D伺服阀控制器,实现了对三相步进电机转子位置的精确控制。4.对设计出来的控制器进行了动静态实验,实验结果表明,与早期设计的集成驱动式控制器相比,对应-90°,-3dB的频率从110Hz提升至210Hz,阶跃响应的上升缩短至7ms,表明电-机械转换器具有良好的静态和动态性能,同时也说明控制器设计的合理性。搭建了 2D伺服阀实验平台,测试出空载流量特性上升时间为15ms,频宽约为150Hz,稳态误差几乎没有,且超调量小(7%左右)。表明该2D数字阀响应速度快、稳定性好,具有良好的控制精度和响应速度。

关键词： 2D伺服阀三相步进电机 SVPWM 电-机械转换器

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2D比例伺服阀数字控制器的设计与研究

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液压气动与密封 2017年第12期37卷 32-36页

作者：李成蔚俞浙青孔晨菁贾文昂郭克浙江工业大学特种装备与先进加工技术教育部重点实验室浙江杭州310014

为了提高2D比例伺服阀的动态特性,电-机械转换器起到了关键的作用。该文采用空心杯直流电机作为该阀的电-机械转换器,并设计了一款基于STM32F405为控制核心的嵌入式数字控制器,并将控制器内嵌于阀的端盖中,实现了一体化,采用电流-位置... 详细信息

为了提高2D比例伺服阀的动态特性,电-机械转换器起到了关键的作用。该文采用空心杯直流电机作为该阀的电-机械转换器,并设计了一款基于STM32F405为控制核心的嵌入式数字控制器,并将控制器内嵌于阀的端盖中,实现了一体化,采用电流-位置双闭环PID控制算法实现了对电机转子的定位。实验结果表明,该系统能够实现空心杯电机转子的精确定位,并有效提高2D比例伺服阀的频率响应和阶跃响应。

关键词：电液伺服位置闭环控制电-机械转换器 Stm32F405 研究

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电液伺服阀常用电-机械转换器性能对比与分析研究

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机电设备 2015年第S1期32卷 71-75页

作者：普超王镐江蒋文中国船舶重工集团公司第704研究所上海200031

针对电液伺服阀常用九种电-机械转换器的结构特点进行了对比与分析,并且对每种电-机械转换器的优缺点进行了分析研究,并且对当前常用的力马达和力矩马达进行了归纳总结。

关键词：电-机械转换器力马达力矩马达半桥磁路全桥磁路弹簧管扭簧龙门架

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