中型四柱式液壓機及液壓系統(tǒng)設(shè)計【含CAD圖紙+PDF圖】

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(12)2.5 液壓傳動系統(tǒng) 通過基本數(shù)學模型，結(jié)合液壓系統(tǒng)中各組件和發(fā)生的現(xiàn)象，從而方便獲得總體液壓傳動系統(tǒng)模型。由此，液壓系統(tǒng)是根據(jù)模型仿照而成的系統(tǒng)。在開發(fā)動態(tài)模型系統(tǒng)時，假設(shè)傳動的靜態(tài)和動態(tài)特性不取決于液壓馬達的旋轉(zhuǎn)方向，傳動處于平衡狀態(tài)。不考慮模型中液壓泵和馬達的泄露量。通過數(shù)學模型可以得到液壓傳動系統(tǒng)的兩個等式如下：流量方程：Qp = Qm + Qc + Qv, (13)瞬時：Mm = MI +MB +Mo. (14)聯(lián)合等式（5）和（12），可以得到如下公式：dP/dt = (/V )(Qp Qm Qv), (15)d/dt = (Mm B Mo)/Im. (16)Matlab仿真一個常用的模擬仿真方式，它主要用于求解非線性方程。仿真模型是基于圖2中所示的液壓傳動系統(tǒng)的數(shù)學模型。系統(tǒng)模型中的組件可以很容易在規(guī)定要求內(nèi)變換。據(jù)此，改變液壓組件中的液壓管，通過等式（7）可以得到第二種模型。3.控制應(yīng)用 許多相關(guān)的刊物記載出版了液壓傳動系統(tǒng)中馬達與相連負載的速度控制方法。為了完成這個目標，設(shè)計中采用了不同的閉環(huán)控制。但是，1996年Lee和Wu通過調(diào)節(jié)泵的位移來調(diào)節(jié)負載的速度，這種測試方法是最有用的。此外，1996年Re等人解決了用改變泵的排量來控制負載的速度，改變泵和馬達的流量是最高效的，在任何時候應(yīng)該盡可能首選這種控制方法。為此，正在研究液壓傳動系統(tǒng)的這一問題，輸出角速度通過液壓馬達提供的流量來控制，通過調(diào)節(jié)變量泵斜盤的角度來調(diào)節(jié)流量。為了研究的方便，在應(yīng)用中不考慮斜盤的動力學影響。此外，斜盤控制系統(tǒng)動態(tài)速度通常比其它系統(tǒng)要快，因此忽略動力學影響是有理由的。液壓傳動控制系統(tǒng)中液壓馬達的角速度通過精確控制得到，因而事先必須設(shè)計好控制器。在工業(yè)中，經(jīng)典的控制方法有PI、PID，它們被用于液壓傳動系統(tǒng)中的速度控制。關(guān)鍵是要確定控制參數(shù)，因為PID控制方法具有線性的特性。特別是在控制器中應(yīng)該把體積模量當作一個非線性的。由于有可變范圍，這樣控制器的性能要非常的穩(wěn)定。以理論知識為基礎(chǔ)的控制越來越多，特別是在模糊控制領(lǐng)域。不像經(jīng)典控制方法，模糊控制結(jié)合非線性來設(shè)計控制思路。因此，這種控制方法的應(yīng)用可以用于判斷對減少體積模量影響的控制能力。3.1 PID控制 液壓傳動系統(tǒng)對角速度控制的算法在公式（17）、（18）中已經(jīng)給出。用Ziegler-Nichols法校正控制參數(shù)，例如比例增益(Kp),響應(yīng)時間常數(shù)(d )，積分時間常數(shù)(i)。通過參考角速度來確定最優(yōu)的控制參數(shù)。圖3表示液壓傳動系統(tǒng)仿真模型。uv(t) = Kpe(t) + Kpdde(t)/dt +Kp/idt, (17)e(t) = r . (18)4、結(jié)論 利用系統(tǒng)模型和仿真技術(shù)分析了體積模量非線性對液壓傳動系統(tǒng)的影響。通過這個研究表明，如果忽略了液壓傳動系統(tǒng)體積模量的動態(tài)影響，對系統(tǒng)的響應(yīng)和安全運行將帶來很大的錯誤。因此，應(yīng)該把體積模量作為變參數(shù)考慮，這樣可以得到實際的整體模型和確定更精確的PID控制器參數(shù)。迄今為止，還沒有分析液壓系統(tǒng)模型體積模量的同時描述模型的設(shè)計特點的文獻。于是，對于當時最早的設(shè)計，PID控制器應(yīng)用于液壓傳動控制系統(tǒng)可能是有用的。這樣可以清楚的看到模糊控制器消除變體積模量的不良影響。這樣有利于控制設(shè)計開發(fā)更好的控制器。今后的研究發(fā)展的方向，將包括模型斜盤的動力學問題、閥的動力學問題、液壓馬達和泵的流動復雜和轉(zhuǎn)矩問題。這樣，一個合適的控制方法將被應(yīng)用于調(diào)速和變負載的情況。參考文獻Dasgupta K 2000 Analysis of a hydrostatic transmission system using low speed high torque motor. Mech. Mach. Theory 35: 14811499Dasgupta K, Chattapadhyay A, Mondal S K 2005 Selection of fire-resistant hydraulic fluids through system modelling and simulation. Simul. Model. Pract. Theory 13: 120Eryilmaz B,Wilson B H 2001 Improved tracking control of hydraulic systems. Trans. ASME: J. Dyn. Syst. Meas. Control 123: 457462Huhtala K 1996 Modelling of hydrostatic transmission steady state, linear and non- linear models. Acta Polytech. Sci. 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