大流量2D伺服閥新型控制器研究.pdf

1、電液伺服系統因控制精度高、功率重量比大和抗負載剛度大、動態(tài)響應快的優(yōu)點，在機床、船舶、礦山和航空航天等行業(yè)中得到廣泛應用。電液伺服閥能將小功率的電信號轉換為大功率的流量和壓力信號輸出，是電液伺服系統的核心部件，電液伺服閥的性能很大程度上決定了電液伺服系統的性能。電—機械轉換器作為電液伺服閥的關鍵元件，其性能在一定程度上又決定了整個電液伺服閥的性能。
　　本文的研究對象為大流量2D伺服閥及其新型控制器。大流量2D伺服閥利用伺服螺旋機

2、構在單個閥芯上將閥芯的旋轉運動轉換為閥芯軸向運動從而實現液壓功率放大，其集導控和主閥芯于單一閥芯上，這種獨特的結構使得大流量2D伺服閥的結構簡單，體積和重量遠小于傳統的大流量電液伺服閥（通常為三級閥）；大流量2D伺服閥利用閥芯上高、低壓小孔與閥套上的螺旋槽構成液壓阻尼橋路實現導控，通流尺寸大、抗污染能力強。大流量2D伺服閥以三相混合式步進電機作為電—機械轉換器，不僅響應速度快、成本低，而且便于實現直接數字控制；同時以DSP芯片TMS32

3、0F2812和電機驅動芯片 DRV8432為核心器件設計的控制器，不僅具有良好的動靜態(tài)性能，而且使得控制器集成化、小型化、可靠性高。具體研究內容及成果如下：
　　1.研究了大流量2D數字伺服閥的結構和工作原理，建立了大流量2D伺服閥的數學模型，并由此建立了2D伺服閥的Simulink模型，進行了仿真分析，研究了大流量2D伺服閥主要結構參數對其動靜態(tài)特性的影響。
　　2.對大流量2D伺服閥的電—機械轉換器進行了結構分析，建立了

4、電—機械轉換器的數學模型和Simulink仿真模型，為電—機械轉換器的控制仿真奠定了基礎。
　　3.提出采用最大轉矩與空間電壓矢量調制算法（SVPWM）相結合的控制方法，對電機轉子位置、速度、電流進行三閉環(huán)控制以實現電—機械轉換器在任意位置都能夠快速無失步精確定位。根據上述控制方法建立了電—機械轉換器三閉環(huán)控制的數學模型，并進行了Simulink仿真。仿真結果表明，采用該控制方法電—機械轉換器控制系統具有良好的動靜態(tài)特性，對應-9

5、0°，-3dB的頻寬約為150Hz，階躍響應的上升時間約為12ms。
　　4.根據最大轉矩與空間電壓矢量調制算法（SVPWM）相結合的控制方法，設計了以高速TMS320F2812芯片和DRV8432集成驅動芯片為構架的大流量2D伺服閥新型控制器，開發(fā)了整套的控制程序，進行了動靜態(tài)實驗。實驗結果表明大流量2D伺服閥控制器具有良好的性能，重復精度小于3％，線性度小于1.5%，對應-90°，-3dB的頻寬約為120Hz，階躍響應的上升時