步进电机速度饱和非线性特性分析

用描述函数法分析了步进电机跟踪控制的速度饱和非线性特性,研究表明：随着步进电机旋转激励磁场的幅值或频率的增大,电机输出将逐渐出现部分失真;当激励磁场的幅值与频率的乘积大于某个特定值时,输出表现为完全失真;失真程度越大,步进电机输出非线性越强,频率特性越差。步进电机数字伺服阀速度饱和非线性的仿真验证了分析的有效性。     

液压及气动阀直接数字控制的新途径

介绍了一种由步进电机作为电一机械转换元件的数字阀实现电流（气）直接数字控制的新方法。该方法通过控制步进电机相邻相序通电时间的长短,实现阀的输出信号的连续可控。应用这种方法解决了传统的步进式电液（气）控制元件所存在的应速度与精度之间的矛盾,同时保持其固有的重复精度高、无滞环及线必了的优点。给出利用阀芯的双自由度原理设计的数字伺服阀在连续跟踪控制下的实验结果,表明采用新的数字控制方法可以使阀获得理想的     

数字阀控制器的研究

采用了步进电动机输出连续角位移控制的方法,研究并设计了数字阀控制器,提高了数字阀的控制精度,并保证了数字阀的响应速度。     

2D数字伺服阀

2D数字伺服阀的阀体部分采用伺服螺旋机构将阀芯的旋转运动转换为阀芯轴向运动,实现伺服阀液压功率放大,并利用步进电机驱动阀芯在一定的角度范围内运动实现电-机械信号的转换作用。为了保证步进电机作为电-机械转换器具有较高的响应速度和定位精度,应用DSP设计了一种嵌入式数字阀专用控制器,对其进行闭环伺服控制,保证对输入信号的连续快速跟踪,以该控制思想设计的电-机械转换器实现了对步进电机的控制,其频响达200Hz以上。为了获得2D数字伺服阀的性能,建立实验平台对阀的性能进行实验研究。实验结果表明,2D数字伺服阀具有良性的静态特性,其分辨率和滞环皆在1%以内,2D数字伺服阀同时还具有良好的动态特性,在幅值25%的最大阀开口的正弦输入信号下,对应-3dB频宽约为130Hz。     

压缩机数字式伺服系统的研究

文章针对一种新型反比例气压阀控制的压缩机系统提出了采用步进电机控制的方法。根据对反比例阀的实验研究，采用了步进电动机输出连续角位移控制的方法，研究并设计了数字阀调节器，加上压力传感器和步进电机构成了压缩机的数字式伺服系统。采用了该系统后可以提高控制精度、可靠性、压缩机寿命和开放性。     

2D数字阀流量规划补偿死区研究

阐述了2D数字阀的结构和工作原理,分析了2D数字阀死区产生的原因,针对传统的颤振补偿死区方法的不足,提出流量规划补偿死区的新方法,并研究了流量规划同时叠加少量颤振补偿技术。实验结果表明,采用流量规划补偿后,死区基本消失,但滞环依然存在;采用流量规划同时叠加少量颤振补偿技术进行补偿,可以完全消除死区,滞环也明显减小,非线性度小于0.5%,能够达到伺服系统的要求。在死区补偿之后,该阀在25%满量程的正弦波控制下,-3dB处幅频宽可达141Hz。     

基于转速转矩双闭环的液黏调速控制方法研究

液黏风扇调速系统存在滞环、死区、饱和区等多种非线性特性,在调速过程中,其输入输出关系曲线存在最大可达44%的滞环和大约为43%的死区,非线性度最大可达30%。设计了转速-转矩双闭环模糊控制策略:结合Stribeck摩擦理论,按照稳态曲线的分段线性规律将控制过程分段,获得模糊控制表;基于扩展卡尔曼滤波环节修正转矩测量值,从主动轴与从动轴之间的转矩传递关系分析输出转速变化规律,并进行试验验证。结果表明:相比于PID控制策略,所提出的控制策略将转速误差降低了75%,滞环减小至小于11%,消除死区,拓宽控制电压输入范围,有效改善了系统稳态调速过程中表现出的非线性滞环和死区现象。     

压力控制电液伺服阀的输出特性

压力控制电液伺服阀的输出特性是指以输入电流或控制压力为参量的一族输出压力-输出流量曲线。这些曲线是伺服阀稳态特性的全面概括,也是求取加载装置的某些重要特性的依据。本文首先分析了压力控制伺服阀中液流作用于阀芯的轴向液动力,包括零位附近负遮盖区内的液动力及阀芯位移大于负遮盖量时加载与卸载过程中的液动力;进而根据力平衡原理导出伺服阀的输出特性方程并绘制出无量纲特性曲线族;最后介绍了根据伺服阀输出特性估算加载和卸载时间的方法。     

大电流恒流源系统的设计与实现

针对断路器检测试验中对大电流恒流源系统的特殊要求,并为了能更准确、更方便、更可靠地检测断路器的使用性能,设计了一种基于多磁路变压器和PLC控制的大电流恒流源系统。该系统通过控制多磁路变压器输入端磁路的投入,使输出端获得全程分级连续可调的电压;系统采用反馈控制,通过电流互感器和PLC,输出电流和目标电流作负反馈比较,实现了“输出电流无限接近于目标电流且保持稳定”,控制过程分为调零、内阻测量、多磁路投入、调压和稳流;根据系统的反馈控制策略,设计了三菱PLC的控制梯形图和上位机的软件程序;通过分别控制输入电压和试验内阻的变化,测试了系统的稳流性能。研究结果表明,该大电流恒流源系统使用界面友好方便、性能可靠、响应快、精度高。     

SL—20F—100数字节流阀科研成果通过鉴定

上海液压气动技术研究所研制的SL—20 F—100数字节流阀,于1987年元月16日在上海通过了鉴定。代表一致认为该阀的试制工作是成功的。该阀重复精度高,滞围小,非线性误差小,瞬态响应快。该阀的重复精度误差为0.28％,滞围误差为0.28％,非线性误差为0.5％。该阀的阶跃响应时间t_s=0.049S,上升与下降的阶跃响应时间t_r基本对称。此两项     

2D DIGITAL SIMPLIFIED FLOW VALVE

The 2D digital simplified flow valve is composed of a pilot-operated valve designed withboth rotary and linear motions of a single spool, and a stepper motor under continual control. How thestructural parameters affect the static and dynamic characteristics of the valve is first clarified and acriterion for stability is presented. Experiments are designed to test the performance of the valve. It isnecessny to establish a balance between the static and dynamic characteristics in deciding thestructural parameters. Nevertheless, it is possible to maintain the dynamic response at a fairly highlevel, while keeping the leakage of the pilot stage at an acceptable level. One of the features of thedigital valve is stage control. In stage control the nonlinearities, such as electromagnetic saturation andhysteresis, are greatly reduced. To a large extent the dynamic response of the valve is decided by theexecuting cycle of the control algorithm.     

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。     

数字液压缸非线性建模仿真与试验研究

以航天器转运平台使用的数字液压缸为研究对象,根据其结构特点和内部闭环控制原理,综合考虑步进电机旋转、丝杠螺旋反馈、阀芯轴向受力、液压缸上的摩擦力这些非线性因素影响,在Simulink中建立精确的数字液压缸非线性模型,并通过试验验证了模型的准确性。利用模型重点分析定位精度的影响因素,结果表明：供油压力波动会降低定位精度;减小步进电机频率可以提高定位精度。同时根据仿真及试验提出了通过调整输入脉冲量提高精度的方法,可以满足转运平台工作时的精度要求。     

(Φ)6通径2D数字阀高频电-机械转换器的研究

为提高数字伺服阀的频率特性和响应速度,对弹射系统用(Φ)6通径,2D数字阀选用低惯量的两相混合步进电机作为其电-机械转换器,介绍了其工作原理并设计了2D数字伺服阀专用DSP控制器,用电流和位置双闭环算法对其性能进行了实验研究.实验结果表明,该电-机械转换器在幅值100%最大阀开口的阶跃信号输入下,上升时间为5 ms;正...     

计算机辅助电磁铁位移力特性测试系统

直动式电磁铁作为一个动力元件,经常为液压控制系统开闭电磁阀用,它的推力与位移特性是最重要的指标。通过参考其他电磁铁的测试方法,提出了一种基于步进电机驱动,MATLAB程序绘图的电磁铁力与位移特性测试系统。该系统由安装支架、传感器、数据采集卡和控制、绘图程序组成。该系统采用计算机辅助控制及绘图,自动化程度高,结果准确,为阀用电磁铁的选型和测试提供了辅助工具。     

低惯量电-机械转换器动态特性研究

设计基于DSP永磁盘式步进电机控制系统,并将该系统作为数字伺服阀低惯量电-机械转换器,采用位置和电流双闭环反馈控制研究其动态特性。实验结果表明:该电-机械转换器在100%幅值下阶跃响应达到3.5ms;25%幅0值下对应相位角滞后90°频宽达到275Hz。     

水压数字节流阀微机控制的设计研究

介绍了水液压技术的概念及其特点，论述了直控步进式水压数字节流阀的工作原理及其控制系统的设计。利用步进电机接受微机控制，并驱动液压阀阀芯产生移动，从而改变节流口的通流面积进行流量调节，达到控制精度高的目的。     

1000 L/min 2D伺服阀实验研究

2D伺服阀采用伺服螺旋机构实现阀芯的角位移转换为阀芯的轴向位移。采用2D阀的结构方案实现了1000 L/min大流量阀的设计。采用步进电机作为电 机械转换器,并采用位置和电流闭环来驱动阀芯转动。为了实现步进电机输出角位移连续可控采用了步进电机连续跟踪算法的控制方法并在步进控制中引入脉宽调制控制技术,并以此为基础搭建了试验平台,设计了以TMS320F2812作为CPU的2D伺服阀控制器。在分析该阀的结构和工作原理基础上,对该阀频率响应进行实验研究。实验表明：该阀具有良好的动态特性,在幅值为25%阀满开口的正弦信号输入下,相位滞后90°对应的频宽约为50 Hz 。     

混合式步进电机细分控制方法优化策略研究与仿真

针对混合式步进电机闭环控制系统的固有缺点、数学参考模型的失真、电机磁滞损耗和涡流损耗的问题,结合混合式步进电机结构原理、步进电机细分控制原理、最优控制思想和自适应控制思想,分别将最优性能指标、直接电流反馈以及有限时间参考模型修正方法引入到步进电机受控系统中。在三相混合式步进电机的数学模型基础上,分别采用普通细分控制方法和基于优化思想的细分控制方法进行了Simulink仿真。研究结果表明,采用基于优化思想的细分控制方法,可以较好地提高电机的控制性能。