变频调速液压控制系统的压力脉动分析
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摘要
本论文针对传统伺服控制系统效率不高、元件寿命短、抗污染能力差、驱动系统效率低、存在流量及压力脉动等缺陷，利用先进的交流变频调速技术改变液压泵转速的容积调速新方法，提出了在液压系统中加一个定差减压阀的新思路，较好地解决了液压伺服系统存在的上述问题。
第一章，论述了液压调速控制技术的应用和研究动态，提出了将变频调速技术应用于液压控制系统的意义和应用前景，并介绍了本文的主要研究方向和内容。
第二章，给出了本文的系统结构简图，并对系统各个组成部分作了简要的说明，为进一步分析和研究奠定基础。
第三章，在分析液压泵流量脉动的基础上，讨论并对比了系统加与不加阻尼两种情况下各自的压力脉动，得出系统中加一个阻尼后，具有一定的滤波作用，但是当流量较大时，由于阻尼的存在，系统功率损失比较严重。
第四章，给出了系统中加定差减压阀后的结构原理图。对定差减压阀作了简要的介绍，根据系统工作原理图建立静态数学模型进行仿真研究，由仿真结果分析系统静态工作特性，得到静态工作点；然后，建立系统动态模型，对其动态特性进行非线性仿真研究，并就环境因素变化对系统工作特性的影响作了详细分析。
第五章，给出了考虑变频电机后整个系统的数学模型，对其动态
浙江工业大学硕士学位论文
特性进行动态仿真，同时就系统各参数对系统工作特性的影响作了仔
细分析。
第六章，全文总结与展望。
This paper supplied a new way through variable frequency variable speed (VFVS) to change its output flow rate and adding a constant-pressure-drop valve , which could solve the defects in hydraulic pressure servo control system, such as low efficiency in control system, short life, poor ability in resisting pollution, low efficiency in driving system and flow rate, pressure pulse. And this way was proved to be effective.
In chapter 1, the application and developing trend of speed control of hydraulic pressure system is discussed. The significance and foreground of applying VFVS technology in the hydraulic pressure system is demonstrated. The content and technical method used in this study is introduced at the end of the chapter.
In chapter 2, the configuration of the system is presented. Every part of the system is briefly discussed and lay foundation for the proceeding analyzing and studying.
In chapter 3, the pressure pulse under the two situations of the system with and without damper is discussed at the basic of analyzing the flow rate pulse. Then the conclusion that the system has filtering effect is drew after adding a damper in
it, but its serious in power wastage because of adding a damper.
In chapter 4, the principle drawing of the system is presented after adding a constant-pressure-drop valve. The operating principal of the valve is briefly introduced. The static mathematical model is built up and study is carried out by means of simulation under the circumstance of MATLAB, then the static working point is obtained. Based on the nonlinear model, the dynamic characteristic is simulated, by considering the influence of the environmental and geometrical factors, such as oil modulus, chamber volume etc.
In chapter 5, the dynamic mathematical model of the whole system is constructed considering the influence of VFVS electrical motor. The dynamic characteristic is simulated, by considering the influence of the parameters.
Chapter 6 is the summarization and prospect.
第一章，论述了液压调速控制技术的应用和研究动态，提出了将变频调速技术应用于液压控制系统的意义和应用前景，并介绍了本文的主要研究方向和内容。
第二章，给出了本文的系统结构简图，并对系统各个组成部分作了简要的说明，为进一步分析和研究奠定基础。
第三章，在分析液压泵流量脉动的基础上，讨论并对比了系统加与不加阻尼两种情况下各自的压力脉动，得出系统中加一个阻尼后，具有一定的滤波作用，但是当流量较大时，由于阻尼的存在，系统功率损失比较严重。
第四章，给出了系统中加定差减压阀后的结构原理图。对定差减压阀作了简要的介绍，根据系统工作原理图建立静态数学模型进行仿真研究，由仿真结果分析系统静态工作特性，得到静态工作点；然后，建立系统动态模型，对其动态特性进行非线性仿真研究，并就环境因素变化对系统工作特性的影响作了详细分析。
第五章，给出了考虑变频电机后整个系统的数学模型，对其动态
浙江工业大学硕士学位论文
特性进行动态仿真，同时就系统各参数对系统工作特性的影响作了仔
细分析。
第六章，全文总结与展望。
This paper supplied a new way through variable frequency variable speed (VFVS) to change its output flow rate and adding a constant-pressure-drop valve , which could solve the defects in hydraulic pressure servo control system, such as low efficiency in control system, short life, poor ability in resisting pollution, low efficiency in driving system and flow rate, pressure pulse. And this way was proved to be effective.
In chapter 1, the application and developing trend of speed control of hydraulic pressure system is discussed. The significance and foreground of applying VFVS technology in the hydraulic pressure system is demonstrated. The content and technical method used in this study is introduced at the end of the chapter.
In chapter 2, the configuration of the system is presented. Every part of the system is briefly discussed and lay foundation for the proceeding analyzing and studying.
In chapter 3, the pressure pulse under the two situations of the system with and without damper is discussed at the basic of analyzing the flow rate pulse. Then the conclusion that the system has filtering effect is drew after adding a damper in
it, but its serious in power wastage because of adding a damper.
In chapter 4, the principle drawing of the system is presented after adding a constant-pressure-drop valve. The operating principal of the valve is briefly introduced. The static mathematical model is built up and study is carried out by means of simulation under the circumstance of MATLAB, then the static working point is obtained. Based on the nonlinear model, the dynamic characteristic is simulated, by considering the influence of the environmental and geometrical factors, such as oil modulus, chamber volume etc.
In chapter 5, the dynamic mathematical model of the whole system is constructed considering the influence of VFVS electrical motor. The dynamic characteristic is simulated, by considering the influence of the parameters.
Chapter 6 is the summarization and prospect.
引文
[1] 机械工程手册电机工程手册编委会， 电机工程手册(8)，自动化与通讯卷-2版，北京：机械工业出版社，1997
[2] 陈钢、扬华勇、俞浙青、路甬祥，电机变频控制液压电梯系统的自校正自适应控制，浙江大学学报，1997．5
[3] 张健民、扬华勇、陈钢，变频调速技术在液压电梯速度控制中的应用，液压与气动，1997．5
[4] 罗勇武、黎勉、查晓春、李定华，交流变频容积调速回路的分析与研究，机床与液压，1997．5
[5] 黎勉、罗勇武、查晓春、李定华，交流变频调速在液压系统中的应用，机床与液压，1997．6
[6] 王世明等，交流变频容积调速同路的特性与速度控制，机床与液压，1999．5
[7] 王世明、曹阳、李天石，交流变频容积调速伺服系统的FNN控制，液压气动与密封，1999．6
[8] S.Herduser.Modeme hydraulische antriebe and steurerungeram beispiel von kunststoff-spritzgie β maschinen.O+P,1995.Nr. 10
[9] G.Vagel.Variabler Forderstrom mitkonstranpumpen.O+P, 1999.Nr. 10
[10] 陈俊华、韩辉寿，变频器在实际中的应用探讨，电机电器技术，2001．4
[11] 薛彤、李俊彬，浅谈交流电动机的变频调速，太原科技，2000．6
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[15] 徐元昌，流体传动与控制，同济大学出版社，1998．3
[16] 章宏甲、黄谊，液压传动，机械工业出版社，1999．10
[17] 章宏甲、黄谊，王积伟，液压与气压传动，机械工业出版社，2000．5
[18] 薛祖德，液压传动，中央广播电视大学出版社，1999．2
[19] 聂崇嘉，液压传动与液力传动，西南交通大学出版社，1991．9
[20] Ruan, J., and Burton, R, An electro-hydraulic grinding feed drive digital control system, Key Engineering Materials,2001
[21] Ruan, J., and Burton, R, A new Approach of Direct Digital Control for Spool Valves, ASME, EPST-Vol.6, Nashville, Tennessee,1999
[22] 陆元章，液压系统的建模与分析，上海交通大学出版社，1999．12
[23] Ruan, J., Ukrainetz, P., and Burton, R., Frequency Domain Modeling and Identification of 2D Digital Servo Valve, International Journal of Fluid Power, Vol. 1, No. 2, 2000
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[31]贾铭新，曹诚明，液压传动与控制， 哈尔滨船舶工程学院，1991．12
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[33]陈贤康，液压传动基础，中国农业机械出版社，1991．7
[34]毛信理，液压传动与液力传动，冶金工业出版社，1993．10
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[36]张赤诚，液压传动，地质出版社，1995．6
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[38]范影乐，杨胜天，李轶，MATLAB仿真应用详解决，人民邮电出版社，2001．7
[39]骆涵秀，李世伦，朱捷，陈大军，机电控制，浙江大学出版社，2000．1
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[41]阮健，电液(气)直接数字控制技术，浙江大学出版社，2000．1
[42]阎详安，曹玉平，液压传动与控制，天津大学出版社，2003
[43]魏克新，王云亮，陈志敏，MATLAB语言与自动控制系统设计，机械工业出版社，2002．8
[44]薛定宇，陈阳泉，基于MATLAB／SIMULINK的仿真技术与应用，清华大学出版社，2002．4
[45]官忠范，液压传动系统，机械工业出版社，1997．7
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[47]张尚才，控制工程基础，浙江大学出版社，1999．9
[48]许福玲，陈尧明主编，液压与气压传动，机械工业出版社，1997
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[50]J．D．Stringer，Hydraulics Systems Analysis，Macmillan Press Ltd．，1978
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[53]陈伯时主编，电力拖动自动控制系统，北京，机械工业出版社，1999．5
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[55]贺益康编著，交流电机调速系统计算机仿真，浙江大学山版社，1993．3
[56]S.L.Mecker, "Consideration in derating induction motors for applications on variable frequency drives," in CONF.Rec.IEEE Annu.Pulp and Paper Industry Tech.Conf.,Portland,OR,June 8-12,1992,pp.191-197
[57]彭天好，杨华勇，徐兵，变频回转液压系统的动态特性仿真，机床与液压，
[58]任礼维，林瑞光，电机与拖动基础，浙江大学出版社，1999．6
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