直驱式容积控制电液执行器的设计与研究

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电液执行器是阀门驱动及控制领域中的一个重要分支。直驱式容积控制电液执行器作为结合了液压驱动和伺服控制的新型驱动执行器,具有节能环保、结构紧凑的优点,正在被广泛地研究和开发。对直驱式容积控制电液执行器的结构和控制系统进行优化设计具有重要的现实应用价值。  本文以直驱式容积控制的电液执行器为研究对象,将联合仿真、优化设计及专家系统控制相结合,研究对直驱式电液执行器的减振降噪和结构优化设计,并进行针对专家系统的控制策略与其他控制形式的比较、仿真与分析,得出最优化的电液执行器。  首先,对直驱式电液执行器的元件进行三维建模与实体样机研制,包括液压缸、伺服电机及液压泵的选型设计与虚拟样机装配;并对关键部件进行ANSYS的静力学仿真,试制出直驱式电液执行器的物理样机。  其次,对直驱式电液执行器存在的振动与噪声现象产生原理进行了研究,重点对液压管道和液压泵的减振降噪进行优化设计,并通过AMESim软件的仿真分析验证减振降噪的优化合理性,结果可得:通过对液压管路布局和液压泵关键因素的优化,执行器在运行过程中的振动和噪声有明显的下降。  最后,建立了直驱式电液执行器的数学模型,搭建基于MATLAB/Simlink的联合仿真平台,在控制器中引入专家系统的控制策略。通过联合仿真,比较了在专家系统控制策略和常规PID控制策略下,系统输入的正弦信号、阶跃信号和斜坡信号的控制响应特性,结论如下:专家控制系统具有更佳的控制响应性能,系统会根据位移偏差量进行不断的修正,因此其调节时间更短,系统的响应速度也更高。  本文提出了一种将专家系统的控制策略应用在直驱式电液执行器的控制方法,并在MATLAB/Simlink和AMESim的联合仿真平台下,对电液执行器的响应性能进行优化设计,实现了电液执行器减振降噪的优化目标。
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