2D伺服閥數(shù)字控制的關鍵技術的研究.pdf

1、電液伺服系統(tǒng)具有功率重量大、動態(tài)響應速度快、抗負載剛度大等優(yōu)點，廣泛應用于航空航天、船舶、裝備制造等領域。在電液伺服系統(tǒng)中，電液伺服閥起著機電信號轉換以及功率放大作用，在很大程度上對整個系統(tǒng)的性能起到?jīng)Q定性作用。電液伺服閥的發(fā)展始終貫穿著電液控制技術整個發(fā)展歷程，高性能電液伺服閥始終是流體控制領域發(fā)展的一大課題。隨著信息技術、計算技術以及微電子技術的發(fā)展，電液伺服閥數(shù)字控制成為必然的發(fā)展趨勢。電液伺服閥的數(shù)字控制一方面提高了整個系統(tǒng)的控

2、制品質和管理水平，另一方面為本身的性能的提高帶來了機遇--通過數(shù)字控制全面提高本身的動靜態(tài)性能。
　　 由于2D伺服閥是利用單個閥芯的旋轉和滑動的雙運動自由度而設計的伺服螺旋機構實現(xiàn)功率放大功能，相對其他伺服閥具有結構簡單、抗污染能力強、構成導控閥導控級的零位泄漏小、固有頻率高、動態(tài)性能好等優(yōu)點，因此，本論文就對2D伺服閥的數(shù)字控制關鍵技術進行研究，論文的主要研究內容和成果如下：
　　 1.對2D伺服閥的電-機械換轉器的

3、感應子式同步電機(步進電動機)的數(shù)字控制進行了研究。建立了感應子式同步電機的靜、動態(tài)數(shù)學模型；研究了感應子式同步電機輸入輸出特性以及電壓控制和電流控制下的頻率特性。由于電流控制下頻寬主要受限于相位滯后，采用線性化方法和相平面方法分析了相位滯后，提出了相位補償?shù)姆椒ǎ桓鶕?jù)研究結果，提出了同步跟蹤控制算法以保證感應子式同步電機轉子無失步連續(xù)跟蹤輸入信號的變化，并具有良好的動靜態(tài)特性。
　　 2.對2D伺服閥非線性數(shù)字顫振補償技術進行

4、了研究。為消除或抑制解決2D伺服閥因傳動機構間隙所引起的滯環(huán)非線性，建立了2D伺服閥滯環(huán)顫振補償數(shù)學模型，仿真分析了滯環(huán)顫振補償技術；為消除因正重疊開口所引起的流量特性的死區(qū)，提出了死區(qū)的顫振補償原理，仿真分析了2D伺服閥流量特性死區(qū)的顫振補償。實驗驗證了2D伺服閥數(shù)字顫振補償技術是有效性和理論分析的正確性。
　　 3.根據(jù)同步跟蹤控制算法和2D伺服閥非線性數(shù)字顫振補償技術，研制了以DSP芯片為核心的嵌入式控制器，并對電-機械轉

5、換器進行了動靜態(tài)實驗，實驗表明該電-機械轉換器具有良好的動靜態(tài)性能，其重復精度小于1％，線性度小于0.5％，對應-3dB、-90°的頻寬約為245Hz，階躍響應的上升時間約為5.5ms。
　　 4.以2D伺服閥為對象對閥體進行了動靜態(tài)特性研究。理論分析2D伺服閥伺服螺旋機構導控級零位泄漏和靜態(tài)輸入輸出特性；建立了2D伺服閥伺服螺旋機構的動態(tài)模型，研究了其主要結構參數(shù)，如初始弓高、高低孔半徑、敏感腔長度和系統(tǒng)壓力等，對其頻率特性和