大型工程機械液壓反饋比例插裝閥研究.pdf

1、大型工程機械作為工程機械行業(yè)中高技術(shù)水平、高附加值和高利潤產(chǎn)品的代表，受到國家的大力支持和重點發(fā)展。但是作為大型工程機械液壓系統(tǒng)控制中樞的大流量多路閥，仍缺少成熟的解決方案。針對這個現(xiàn)象，本課題提出以液壓反饋插裝式比例節(jié)流閥為核心構(gòu)建大流量多路閥系統(tǒng)，課題中圍繞液壓反饋原理和液壓反饋比例節(jié)流閥，采用理論分析、仿真和實驗結(jié)合的研究方法，著重挖掘該閥的穩(wěn)動態(tài)特性和設(shè)計要點，針對工程機械的使用環(huán)境進行設(shè)計和優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，對以該閥為核心構(gòu)建

2、大流量多路閥的運用開展研究，分別對多路閥工作聯(lián)的工作模式、壓力單元控制器和流量單元控制器進行了深入的研究，取得了良好的控制效果。最后，對大流量多路閥的輔助機能組件進行研究和設(shè)計。具體內(nèi)容如下：
　　第一章，介紹了課題的背景和研究意義，綜合分析國內(nèi)外大流量比例控制元件的發(fā)展現(xiàn)狀與其在工程機械中應(yīng)用技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并提出需要研究的內(nèi)容。
　　第二章，對液壓反饋插裝式比例節(jié)流閥進行設(shè)計、建模和定性分析。通過對該閥詳細數(shù)學(xué)模型的化簡

3、和推導(dǎo)，揭示了其主級的位移放大特性和流量放大特性，以及各結(jié)構(gòu)參數(shù)與穩(wěn)態(tài)動態(tài)特性之間直觀的關(guān)聯(lián)制約關(guān)系。籍此獲得對該閥工作機理和結(jié)構(gòu)參數(shù)影響的定性認(rèn)識，為參數(shù)的初步設(shè)計提供了依據(jù)。通過設(shè)計實驗和仿真，驗證了詳細數(shù)學(xué)模型在穩(wěn)態(tài)和動態(tài)層面的有效性，為后續(xù)對該閥的定量分析、優(yōu)化設(shè)計和控制器研究提供基礎(chǔ)。
　　第三章，對液壓反饋插裝式比例節(jié)流閥進行定量分析和參數(shù)優(yōu)化。從特征根分布和壓力剛度的角度對該閥進行系統(tǒng)性的全面定量分析，首先揭示了隨著

4、工作點的改變該閥的特性具有顯著的差異性，然后通過對閥體主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的變參定量分析獲得了各參數(shù)對閥特性的影響力。針對工程機械工作環(huán)境下的需求，采用經(jīng)研究改良的自適應(yīng)非支配排序遺傳算法對結(jié)構(gòu)參數(shù)進行尋優(yōu)，使該閥的頻寬和壓力剛度得到了顯著的增強。在定量分析和尋優(yōu)結(jié)果的基礎(chǔ)上，總結(jié)出該閥的設(shè)計指引。
　　第四章，針對液壓反饋比例節(jié)流閥在大流量多路閥的應(yīng)用進行研究。設(shè)計以該閥為核心的執(zhí)行器工作聯(lián)結(jié)構(gòu)，分析工程機械的基本工況并制定相應(yīng)的工作模

5、式組合。在此基礎(chǔ)上，對壓力控制單元和流量控制單元進行單元控制器的設(shè)計。在設(shè)計單元控制器時，針對被控對象非線性不確定因素多的問題，提出以降階擴張狀態(tài)觀測器為核心的自抗擾控制方案，有效降低了系統(tǒng)不確定性，實現(xiàn)了高穩(wěn)定性和魯棒性的控制器。針對流量控制單元反饋流量值不能直接獲取和實驗中發(fā)現(xiàn)的液壓反饋比例節(jié)流閥溫度敏感性較大的問題，設(shè)計由流量查表和溫差補償系數(shù)查表組成的流量計算模塊，實現(xiàn)了較準(zhǔn)確的流量反饋。
　　第五章，對大流量多路閥的輔助