隨機低轉(zhuǎn)速驅(qū)動的數(shù)字配流徑向柱塞恒流量泵的研究.pdf

1、目前，隨著傳統(tǒng)能源的枯竭和人們對環(huán)境保護的重視，風(fēng)力發(fā)電、海洋能發(fā)電等眾多可持續(xù)再用的新能源與發(fā)電技術(shù)得到了越來越多的重視。而作為風(fēng)力發(fā)電、海洋能發(fā)電中的原動力風(fēng)、波浪等都具有“隨機發(fā)生和大小不定”的特點，加大了原動力的轉(zhuǎn)換、收集及發(fā)電裝置的開發(fā)難度。近年來，液壓技術(shù)因為輸出功率較大、易于自動控制和體積小結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，在風(fēng)力發(fā)電和海洋能發(fā)電中開始得到應(yīng)用，液壓泵可以作為其中關(guān)鍵的能量收集與轉(zhuǎn)換元件。目前大部分研究采用的定量液壓泵是按照

2、恒定高轉(zhuǎn)速驅(qū)動原理設(shè)計的，因此很難保證其長時間滿足風(fēng)力和海洋能發(fā)電所特有的“隨機發(fā)生和大小不定”工況的需求，并且定量液壓泵很難堅持在低速下連續(xù)長時間地運行。
　　鑒于此，本論文中設(shè)計了一種基于隨機低轉(zhuǎn)速工況驅(qū)動的數(shù)字配流徑向柱塞恒流量泵，該泵采用了高速電磁開關(guān)閥組取代傳統(tǒng)的機械配流的數(shù)字配流方式。圍繞所提出的數(shù)字配流泵，論文進行了數(shù)字配流與流量調(diào)節(jié)原理研究以及配流機構(gòu)設(shè)計，數(shù)字配流泵的靜動態(tài)數(shù)學(xué)建模，恒流量控制的方法研究與仿真分析

3、，控制系統(tǒng)的軟件與硬件設(shè)計等，完成了如下的具體研究工作：
　　1）對比傳統(tǒng)徑向柱塞泵的機械配流特點，分析了數(shù)字配流泵的配流原理以及泵逆時針和順時針的配流狀態(tài)表以及柱塞腔排油區(qū)間表。分析了數(shù)字配流泵的流量調(diào)節(jié)原理，方法有占空比控制和行程比控制。
　　2）根據(jù)選定的液壓泵本體模型，進行測繪和UG建模，并進行了高速電磁開關(guān)閥和絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器的選型。在此基礎(chǔ)上，進行數(shù)字配流泵配流機構(gòu)的設(shè)計與UG建模，最后完成整體泵模型的設(shè)計。

4、r>　　3）基于柱塞的運動學(xué)分析，建立了數(shù)字配流泵的靜態(tài)模型?；诟咚匐姶砰_關(guān)閥的閥口流量公式以及液壓泵的流量方程和轉(zhuǎn)矩平衡方程，建立了數(shù)字配流泵的整體動態(tài)模型。同時，依據(jù)泵的配流狀態(tài)表以及單柱塞方程，建立了泵的分角度區(qū)間動態(tài)模型。
　　4）依據(jù)數(shù)字配流泵的流量調(diào)節(jié)原理，提出了數(shù)字配流泵恒流量輸出調(diào)節(jié)方法?；诤懔髁空{(diào)節(jié)方法，利用Matlab/Simulink軟件分別對數(shù)字配流泵的靜態(tài)模型、整體動態(tài)模型和分角度區(qū)間動態(tài)模型進行了仿

5、真分析，同時基于Matlab GUI編寫了數(shù)字配流徑向柱塞泵仿真平臺。
　　5）根據(jù)數(shù)字配流泵的配流原理以及恒流量調(diào)節(jié)方法，進行數(shù)字配流泵的控制器的設(shè)計，利用Altium Designer軟件進行PCB板的設(shè)計和控制器的制作，完成了控制軟件的編程與控制器的模擬調(diào)試。
　　本論文所完成的研究成果以及理論模型與方法，將為后續(xù)進行的隨機低轉(zhuǎn)速驅(qū)動的數(shù)字配流徑向柱塞恒流量泵的樣機的制作提供了方法，為泵更深層次的理論與實驗分析提供了依