关键词：
并联先导级
数学模型
大流量
分段非线性控制
matlabxpc系统
摘要：
随着电液伺服系统在重大装备中的广泛应用,对大流量电液伺服阀的快响应指标的要求越来越高。采用传统串联型先导控制结构的伺服阀在解决“大流量”与“高频响”这对矛盾时,遇到了难以逾越的困难。而并联型伺服控制方案已成为解决该问题的重要研究方向。其中,基于并联型先导控制的伺服阀是解决该矛盾最有效的解决方案。基于并联型先导控制原理,建立并联型先导控制电液伺服阀的准确仿真模型,对并联型先导级的非对称参数匹配和基于并联先导级的伺服阀主级位置闭环分段非线性协同控制方案进行了仿真与试验研究。研究表明,此方案可同时实现大流量高频响伺服阀在两个工作点之间大范围跳变的阶跃响应和在一个工作点附近的高频调整频率响应性能指标的优化,为我国大流量、高频响电液伺服技术的新发展奠定了重要的理论基础,并进一步地拓宽了电液伺服阀的应用领域。
论文的第一章在简要介绍电液伺服阀在现代电液控制系统中实现大流量、高频响的迫切性的基础上,分析了电液伺服阀在实现大流量和高频响之间出现的矛盾,并指出了其技术难点。通过对电液伺服阀在大流量、高频响以及相关控制方法方面的研究现状的分析,更进一步明确了该课题的研究意义与价值；最后,提出了本课题的研究目标与主要研究内容,使以后的研究工作明确了研究思路。
论文的第二章对并联先导控制电液伺服阀的组成及各部分工作机理进行了详细的分析,建立了各主要组成部分的数学模型并推导出传递函数,最后得出研究对象的频域数学模型,根据数学模型在理论上分析了一些参数对主阀动态特性的影响。最后,基于AMESim仿真软件建立了研究对象的仿真模型,并通过试验验证了仿真模型在时域和频域的正确性,为后续的研究分析奠定了基础；
论文的第三章基于仿真模型对管道参数和蓄能器参数对主阀动态特性的影响进行了仿真分析,得出了一些结论,并利用遗传算法对参数的匹配性进行优化设计；采用FLUENT软件对主阀液动力进行了仿真计算,并将对应的液动力系数应用于AMESim仿真模型中,并对外流式和内流式的液动力情况进行分析,得出了内流式时液动力较小的定性结论,结合主阀工作压差变化大的特性对分析了稳态液动力随阀口压降变化的变化情况；基于AMESim仿真模型,提出了解决主阀在开启阶段B口上压时阀芯出现震荡现象的问题和并联先导阀组零位漂移现象引起的控制特性不可靠问题的解决方案；
论文的第四章分析了流量增益、流量——压力系数和压力增益三个系数对系统控制特性的影响,基于仿真模型对分段线性控制和分段非线性控制两种控制方法的控制特性做了仿真研究,提出分段非线性的控制方法是解决高频响大流量矛盾的最有效控制方法。介绍了主级闭环分段非线性控制的控制策略和控制方案,基于仿真模型确定了主阀在大范围调整到小范围调整的切换点最优值,为后续的实验研究奠定了基础。
为了对并联先导控制大流量电液伺服阀进行试验研究,搭建了大流量阀测试试验台。论文的第五章对大流量阀测试实验台和试验方法做了简单介绍,试验方法上采用matlab与NI数据采集卡通讯实现数据处理,采用matlabxpc系统对测试系统实时控制；将分段非线性控制方法应用于并联先导控制电液伺服阀的试验研究,主要对主阀的阶跃响应特性、频响特性和滞环特性进行了试验研究,重点验证了仿真模型在时域和频域的正确性以及仿真模型中的出的结论的正确性。
论文的第六章对本课题已完成的研究情况作了全面的总结,并指出了在研究工作中存在的问题,提出了以后应开展的研究工作的重点。
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