2D阀控高频电液振动台的设计及其特性分析

该文在分析目前电液振动技术的基础上,采用2D伺服阀控制激振缸,用2D阀的转速和直线位移来控制振动频率和振幅。文章介绍了2D阀控电液振动台的工作原理,以及振动台控制系统的硬件组成。最后在各种频率下进行激振实验,分析了激振波形,总结了实验结果。结果表明2D阀控电液振动台能实现高频振动。     

电液高频疲劳试验机的控制系统

由于电液高频疲劳试验机采用传统的电液伺服阀难以达到较高的激振频率,为了解决这个问题,采用一种特殊结构的2D激振阀来控制液压缸,从而提高电液高频疲劳试验机的激振频率。该2D激振阀具有双运动自由度,控制阀芯旋转可实现激振频率控制,控制阀芯轴向运动可实现激振幅值控制。由于2D激振阀的转阀特性,无法引入一个偏置信号实现对激振中心平衡位置的偏置控制,因此在对称液压缸上并联一个数字伺服阀,通过改变数字伺服阀的开口大小和方向就可以实现激振器振动中心位置的偏置。基于激振频率与激振幅值控制原理设计了一种采用DSP控制的控制器,该控制器能控制电液高频疲劳试验机的激振频率与激振幅值。同时,实验室已有的控制器能控制并联的数字伺服阀开口大小,从而达到偏置控制的目的。基于电液高频疲劳试验机的工作与控制原理搭建实验平台并做实验。结果表明:该电液高频疲劳试验机的控制系统可实现高达2500 Hz的激振频率,谐振频率为980 Hz,在该频率可进行高频率、大载荷的疲劳实验。     

2D阀控电液激振器的优化设计和实验研究

为了进一步提高电液激振器的激振频率和控制精度,并降低其加工和安装难度,提出了2D高频激振阀的新结构和控制方法。通过增加2D阀阀芯沟槽与阀套窗口的沟通次数,改进与无刷直流伺服电机连接的高速齿轮箱传动机构,设计混合式直线步进电机与堵头连接以控制阀芯轴向位移,实现了对2D高频激振阀的结构优化。经理论以及实验研究表明：新型2D高频激振阀的结构简单,控制精度高,激振频率最高可达3000Hz。     

高频电液振动台振动特性实验研究

传统电液振动台由于受伺服阀频响特性的限制,其工作频率难以提高到较高的水平。为此提出一种基于2D激振阀的高频电液振动台,由于2D激振阀是一种特殊结构的转阀,通过提高2D激振阀阀芯的转速可以使电液振动台的工作频率实现大幅提高。分析了高频电液振动台的工作原理,并建立了其数学模型,为了验证理论分析以及高频电液振动台工作时的实际输出振动波形,设计了高频电液振动台并进行了实验研究。实验结果表明：基于2D激振阀的电液振动台能大幅提高振动频率,振动台输出的振动频率达到800Hz,远远高于现有传统电液振动台的振动频率。     

高频电液振动台谐振特性研究

传统电液振动台的工作频率受伺服阀频宽的制约难以提高到较高的水平,为了解决这一难题,提出一种由2D激振阀和数字伺服阀联合控制差动式液压缸所构成的新型高频电液振动台,旨在大幅提高电液振动台的振动频率。阐述了高频电液振动台的工作原理并建立其数学模型,利用Simulink构建了系统仿真模型,对高频电液振动台在谐振点工作时的振动波形进行了仿真研究。为了验证理论分析以及高频电液振动台在谐振点时实际输出的振动波形,设计了高频电液振动台并进行了实验研究。实验结果表明:高频电液振动台的振动频率由2D激振阀阀芯的转速决定,当2D激振阀的激振频率与电液振动台的固有频率相等时,振动台输出的幅值会被突然放大(即产生谐振现象),过了谐振点后振动台输出的幅值则会快速下降。     

基于无超调算法的双步进电机伺服阀控制研究

采用单步进电机或永磁同步电机作为电液伺服阀电-机械转换器的方案,存在瞬态响应慢、定位精度低、耐油液污染能力差的缺点,对此,提出一种采用双步进电机作为阀芯驱动力的无超调算法控制的新型电液伺服阀。通过联轴器、丝杠将两个步进电机分别与阀芯直接连接,依据双步进电机的电液伺服阀结构,构建电液伺服控制系统,采用无超调控制算法调节步进电机的输出频率,实现对活塞运动的精确控制。对系统进行仿真模拟与实验测试,结果显示:仿真结果与实验结果吻合度较高,采用无超调算法后,活塞杆位移几乎无超调,稳定时间比未采用该算法快0.35 s。说明本文构建的双步进电机电液伺服阀控制系统的可行性,以及通过无超调算法可以有效地减小输出冲击,获得更快的瞬态响应和更高的定位精度。     

新型电液激振试验台的高频特性研究

电液激振试验台是在振动机架上安装电液激振器,由激振器产生激振力,作用在实验对象的某一局部区域,使其产生强迫振动。该文根据液压马达的大功率、大扭矩的特点,提出了一种由马达驱动高频激振阀的新型电液激振试验台研究方法。该方法主要是通过液压马达对2D激振阀阀芯的旋转进行驱动,采用流量阀控制进入马达的流量达到控制阀芯转速的目的。应用流体动力学和系统动力学理论建立电液激振试验台数学模型,对建立的试验台进行实验研究,同时测得液压缸活塞输出的激振力波形。实验表明:该试验台可以大幅度地提高激振频率,达到1200Hz以上的激振频率,激振输出波形近似为一正弦波。马达驱动2D阀的新型电液激振试验台是提高液压振动的激振频率的有效途径。     

电液谐振疲劳试验新方法

研究2D高频转阀控制液压缸实现谐振疲劳试验新方法。提出2D高频转阀控制单出杆液压缸谐振疲劳试验方案,2D高频转阀阀芯可以双自由度运动,阀芯旋转运动可以控制系统激振频率,阀芯轴向滑动可以控制系统输出载荷力幅值,液压缸无杆腔初始容积变化可以控制系统谐振频率。建立2D高频转阀、单出杆液压缸和阀控缸系统的数学模型,建立阀控缸系统的Simulink非线性仿真模型,仿真研究液压缸无杆腔定初始容积时阻尼对系统输出载荷力幅频特性、相频特性和系统流量的影响,及谐振工况时载荷力波形失真度和载荷力幅值控制方法。试验结果验证了电液谐振疲劳试验新方法的可行性。该方案能有效提高电液疲劳试验的谐振频率,拓展电液高频疲劳试验机在工程领域的应用范围。     

2D阀控电液激振器

传统的阀控制缸或马达构成电液激振器的方案,在很大程度上受到伺服阀频响特性的限制,其激振频率难于提高至较高的水平,为此提出采用2D阀控制液压执行元件的实现方案,旨在大幅度提高电液激振器的频率.在2D阀中,阀心的旋转运动和轴向滑动分别用于实现激振频率和幅值的独立控制,激振频率与阀心的转速、阀心台肩一周的沟槽数及该沟槽数与阀套一周的窗口数之间的配合关系等因素相关,通过改变这些因素易于实现2D阀控激振器的高频激振.以2D阀控双出杆缸为例,进行理论分析和试验研究.研究结果表明:2D阀控激振器的负载以弹性力为主时,随阀心旋转阀口面积变化的波形近似为上升与下降速率相等的三角波形,但是受到弹性负载方向变化的影响,而激振波形上表现出上升与下降过程斜率的不一致性,这种不一致性在2D阀的轴向开口达到某一临界值时表现得最为显著.随着2D阀轴向开口的减小,激振波形逐渐趋于一致.     

新型高性能直接驱动电液伺服阀

研制了一种全新结构的直接驱动电液伺服阀。该阀在结构上采用转动阀芯取代滑动阀芯,变滑阀结构为转阀,有效的减少了阀的液动力,极大地提高了阀的抗污染性能;在驱动控制上采用直流力矩电机直接驱动阀芯,将对阀的控制转变为对电机的控制,易于实现阀的数字控制。实验结果表明该阀的主要动、静特性指标均已超过国内外相同规格不同驱动控制类型的各种电液伺服阀,尤其是具有现有阀无法比拟的抗污染能力。     

基于DSP的直流伺服电机的双闭环控制系统

作为数字阀的电一转换器,电机的频率响应对数字阀的性能有非常直接的影响。为提高数字阀的动态响应,设计了直流伺服电机双闭环系统。该系统采用TMS320LF2812为控制核心,在脉宽调制（PWM）方法的基础上,加入了超前补偿网络提高电流环的带宽;采用PI控制算法实现了电机转子的精确定位。简述了实现该控制系统的硬件设计方案和软件控制策略。实验结果表明,该系统能够实现直流伺服电机的电流和位置控制,显著提高了电流环的频率响应。     

基于STC89C52单片机的正三棱柱翻转黑板控制系统

针对传统黑板只有单面和不能擦拭的问题,提出了一种实现黑板翻转和字迹清除功能的正三棱柱翻转黑板控制系统.以STC89C52型单片机为核心,采用了C语言编程.采用双闭环直流调速系统控制直流电动机的转速实现了黑板的翻转转速的稳定,通过采用光电编码控制了正三棱柱黑板准确翻转120°;采用滚珠丝杠传动机构实现了黑板字迹清除.研究结果表明,所采用的调速系统和定位系统提高了系统的控制精度.     

基于环链电动葫芦的矢量变频调速控制研究与设计

将带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制原理应用于环链电动葫芦中异步电动机转速、转矩控制,在空间矢量坐标变换的基础上,建立了三相异步电动机的磁链观测模型。采用simulink模块进行系统仿真,结果表明异步电动机的调速性能得到了大幅度的提高。     

基于ATmega16的无刷直流电机调速系统

自动离合器取消了离合踏板,采用电控驱动装置实现自动离合。针对自动离合器接合过程中要实现平稳接合与快速分离的问题,采用无刷直流电机来驱动离合器执行机构。介绍了用于驱动离合器执行机构的无刷直流电机调速系统,系统以ATmega16为核心实现快速控制,以脉冲宽度调制(PWM)调速技术实现了稳定调速,用ZLG7290芯片实现了各数据的显示。研究结果表明,与常规调速系统相比,该调速系统具有调速范围宽、动态响应性能良好和系统稳定等优点,能够满足自动离合器自动控制的要求。     

大量程自由曲面的自适应跟踪测量方法研究

提出一种利用激光位移传感器实现自由曲面自适应跟踪测量的方法。该方法基于闭环运动控制技术,通过由光栅位移传感器及精密移动线性机构组成的伺服随动系统自动调整激光测头位置,以跟踪被测曲面的起伏变化,保证激光位移传感器始终工作在其线性度较高的测量范围内,从而实现对大量程自由曲面的自动测量。实验结果表明:利用激光位移传感器在小测量范围内非线性误差小的特点,集成光栅传感器和伺服机构,可实现大量程自由曲面的高精度测量。     

基于新振动时效测控装置的硬件研究

振动时效测控装置是一复杂的整体,其中数据处理及激振器是其重要组成部分,激振器工作时的参数取决于工件的本身特性,数据处理的正确性决定了整个系统工作的有效性和稳定性。论文研究一种采用振动时效方法降低、消除、均化金属构件的残余应力的测控装置,此装置采用单片机控制,调速方式为交流变频调速,激振器由交流电动机驱动。     

基于Mlx90316的电-机械转换器角位移测控系统

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。     

转板式气动数字压力阀设计与仿真研究

随着数字化控制技术的快速发展,直接数字化控制是目前研究较多的一种针对数字/伺服阀控压力系统的控制方法。针对之前"气动阀多采用阀芯阀套结构、模拟量控制,对控制器要求高"的问题,提出了一种转板式气动数字压力阀结构。该气动数字阀采用步进电机加一块特殊形状的转板来实现对气动阀输出气压的控制,采用计算机直接控制方式,建立了气动数字压力阀的数学模型,并对其进行了仿真实验。实验研究结果表明,该数字阀气压输出、输入线性度高,利于开环控制。     

基于参数优化的连铸结晶器振动位移系统 复合控制研究

本文以伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移控制系统为研究对象,针对系统工艺控制中要求伺服电机转速单方向、变 角速度转动,同时考虑系统控制器参数的选取大多依靠经验等问题,提出了一种基于前馈控制与参数优化的 PID 反馈控制相结 合的复合跟踪控制策略。 首先,根据伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统特性,建立了伺服电机输出转速与振动位移之间 的近似数学模型。 其次,针对伺服电机单方向转动工艺约束条件,确定结晶器振动位移系统以转速补偿作为前馈控制器,保证 系统控制器输出大于零. 再次,针对振动位移系统控制器参数大多依靠经验选取的问题,提出采用一种改进的飞蛾火焰优化算 法优化 PID 控制器参数的策略,以实现结晶器振动位移高精度跟踪控制。 最后,通过仿真与实验验证所提方法的有效性,实验 结果表明:优化后的振动位移调整时间缩短了 0. 3 s,振动位移跟踪相对误差减小了 1. 8% 。