脈寬調制式電液位置系統的動態(tài)加載研究.pdf

1、脈寬調制式電液位置系統，是指由脈寬調制式比例閥控制的位置系統。脈寬調制式比例閥由主閥與脈寬調制(PWM)信號控制的高速開關閥作為液壓先導橋路共同構成，因其具有抗污染能力強，成本較低，與計算機接口方便等優(yōu)點，在工程車輛的轉向系統等領域獲得了廣泛的應用。電液動態(tài)加載系統用于在實驗室條件下模擬被加載對象（如飛行器舵機）在運行過程中作用在其上的各種載荷，以研究這些載荷對被加載對象控制性能產生的影響。電液動態(tài)加載系統在加載過程中存在多余力（或力矩

2、），嚴重影響動態(tài)加載系統的靜、動態(tài)品質。當被加載對象為脈寬調制式電液位置系統時，由于控制比例閥的PWM信號的調制頻率和占空比的影響，以及該類閥存在的嚴重死區(qū)特性等非線性因素，使得位置系統的數學模型的建立，系統精度和響應特性的分析和提高，以及加載系統多余力（力矩）的抑制等問題更加困難。
　　本文以脈寬調制式電液位置系統為研究對象，首先在忽略了負載連接和固定處的結構柔性造成的彈性條件下，建立了脈寬調制式比例閥控制的電液位置系統的數學模

3、型，在此基礎上，建立了可對位置系統進行動態(tài)加載的閥控液壓馬達加載過程數學模型。分析了脈寬調制式比例閥PWM信號的調制頻率和占空比對電液位置系統的控制精度的影響，多余力矩產生的機理及影響多余力矩大小的因素。
　　針對脈寬調制式電液位置系統動態(tài)加載的多余力矩特性、有擾靜動態(tài)加載特性和無擾靜動態(tài)加載特性，利用AMESim軟件，研究了加載力矩的大小、位置系統的運動幅值及頻率對電液動態(tài)加載系統加載性能的影響。分析了采用P-Q伺服閥和雙閥并聯

4、結構以及基于采用結構不變性原理設計多余力補償控制器補償多余力的方法。提出了單加載伺服閥結構的基于壓力反饋的補償控制方案，解決了高質量速度信號難以獲得的難題，有效抑制了動態(tài)加載中的多余力，在此基礎上構建了基于xPC Target方案的脈寬調制式電液位置系統的動態(tài)加載半實物仿真實驗方案。
　　研究表明，脈寬調制式比例閥在占空比很小時存在死區(qū)，占空比接近1時出現飽和現象，嚴重影響脈寬調制式電液位置系統的控制精度;對文中所舉研究對象，脈寬