自卸系统液压多缸同步电液控制研究 - 图文 下载本文

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图10

3、对于已经建立好的液压模型,还要对液压元件的参数进行修改,显示如图11所示;

图11

至此,就完成了液压系统模块的建立工作。

7.4液压动态结构图的建立

上面所建立的液压系统模块图是提供整个液压系统的框架结构,从分析的角度,我选择从极限位置考虑问题,这样可以使研究更加简单。具体是,对于所研究的多个缸的同步问题,也可以单分析一个缸,就假设其中的某个缸与基准缸相差最大距离时(在精度范围内,0.1%),看能不能在规定的时间内得到恢复,当然这里的规定的时间就是指液压缸进行举升过程中所需要的时间(10.6s),如果能够恢复,即表明可以实现同步,反之即是不合格。对于这种研究方法,采用的是用数学模型的方法进行的。在此之前,我们应该先得到液压系统的动态结构图。

构建动态结构图时,先要清楚闭环控制回路是在液压回路的那一部分,这里的控制回路是液压缸中的位移传感器检测到的位移信号,与基准缸的位移控制信号相比较,从而做出相应的调整,发出合适的控制信号作用于调速阀,通过控制调速阀的开口大小来实现控制流进该液压缸的流量,从而达到控制液压缸的速度,进而实现多缸的同步控制。所以这个结构动态图由调速阀、液压缸、负载构成的闭环控制系统。具体动态结构图如下图12所示;

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w z KsKRF Gf(s) kQQF kF(1?TFS) x 1 SkM221?2aMTMS?TMS 图12

图中w——表示预先给定的活塞位置输入信号;ks——位置偏差敏感元件(比例元件)的增益;kR——电放大器的增益;Gf(s)——电液调速阀的传递函数;

kQ——电液调速阀的流量增益;

kM——液压缸的传函(详细参221?2aMTMS?TMS数见下面部分分析);kF(1?TFS)——液压缸所承受的负载的传递函数; 该液压系统要实现的同步精度在0.1%以上,速度v=3m/min,所以有

?v?0.1%?3m/min?3?10?3m/min?5?10?5m/s

单位时间(1s)内的位移量?s??v??t?5?10?5m

7.5 液压缸(带负载的情况)传递函数的确定

查阅《液压系统现代建模方法》可知,负载为FZ?0时液压缸的主控传递函

FvQ(s)?v(s)KM?22Q(s)TMs?2aMTMs?1

数为

式中:FvQ(s)——输出速度v(s)对输入流量Q(s)的传递函数; KM——放大系数;aM——阻尼比; TM——时间常数;C——综合液容。

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KM?1

S(1?ZVRP) TM?mC

2(Zvb?S2)Z1b aM?TM(?2v)

2mC1V0?Sl2 C?K式中:RP——缸的液阻,RP?b; S2 Zv——内泄漏系数,Zv??Q,此处按理想液压元件处理,查阅相关 ?p 网络资料,取0.0005;

b——黏性摩擦系数,取0.04;S——活塞的有效截面积。

当存在外部负载时,就相当于对液压缸的传递函数连接上一个附加传递函数,设为 FQF(s)?QF(s)?KF(1?TFS) FZ(S)式中:FQF(s)——一个比例微分环节; QF——由外部负载Fz引起的流量效应;

kF和TF分别是干扰传递函数中的放大系数和微分时间常数。 详细的参数计算过程如下:

1截面积:S??D2?0.25?3.14?2002?3.14?10?2m2;

4流量:Q?94.2L/min?1.57?10?3m3/s;速度:v?0.05m/s; 由公式:行程?l, 得,l?2?行程?2?0.53?1.06m 2又因为油液的弹性模量k?1.7?103Pa, 得:液阻RP?b0.04??40.5696; 2?22S(3.14?10)放大系数:kM?11??31.214;

S(1?ZvRP)3.14?10?2?(1?0.0005?40.5696)21

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1V0?Sl0.05?0.5?3.14?10?2?1.062C???39.23综合液容:; k1.7?10由前面确定的液压缸的型号可知,所选液压缸的质量:m?0.22kg; 时间常数:TM?mC0.22?39.2??65.47s; 22?42(ZVb?S)2(0.0005?0.04?3.14?10)Z1b0.040.0005?2?)?5.9527; 阻尼比:aM?TM(?2v)?0.5?65.47?(2mC0.2239.2得TM?4286.3209;2aMTM?2?5.9527?65.47?779.4465; 从而得,液压缸的主控传递函数:FvQ(s)?同时有:kF? TF?Zv0.0005??0.0159; ?2S3.14?1031.214

4286.3209s2?779.4465s?1C39.2??39200 2ZV2?0.0005所以因为负载的存在,加在液压缸上的附加传递函数为: FQF(s)?0.0159(1?39200s)

经分析求解得在负载不为零的情况下,液压缸的主控传递函数和附加传递函数,具体求解步骤如上所述。

7.6电液比例调速阀传递函数的确定

根据控制环节的数学模型来确定传递函数,对于电液比例调速阀的传递函数确定的具体方式如下:

(1)比例电磁铁线圈电压方程

di Ri?L?Ug (1)

dt其中:Ug——输入电压;i——线圈电流;R——线圈和放大器电阻; L——线圈电感

(2)比例电磁铁力平衡方程

Fme?kifi?kyxv (2) 其中:kif——电磁铁的电流力增益;ky——电磁铁的位移力增益; Fme——电磁铁的输出力;xv——电磁铁的输出位移。 (3)先导阀力平衡方程

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