论文部分内容阅读
[摘 要]姿态调整平台的控制系统的性能很大程度上由液压动力机构的机械性能决定，它是由液压控制部分和执行部分组成，在液压系统中起着非常重要的作用。本文通过对液压系统原理和液压系统数学建模的深入分析，建立了姿态调整平台液压系统的数学建模。
[关键词]姿态调整平台 液压系统 原理 数学建模
中图分类号：TP273；TH137 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）04-0577-01
引言
液压传动系统的设计是为了完成具体的工作，它是由动力元件产生压力液体，经过控制元件和管道将压力液体输送到工作油缸或马达，再通过工作油缸和马达将液体压力能转变为机械功，驱动和控制各种机械设备，完成预定的工作。各种控制元件和执行元件用来保证液压传动与控制过程的平稳、精确、高效和安全。
随着现代工业的发展，对液压系统的性能和控制精度提出了更高的要求，而运用计算机仿真技术对液压系统分析具有重要的意义。计算机仿真技术不仅可以预测系统性能，减少设计时间，还可以对所涉及的系统进行整体分析和评估，从而达到优化系统、缩短设计周期和提高系统稳定性的目的。
1、液压系统原理
工程实际应用中的液压传动装置是在液压泵、液压缸的基础上设置控制液压缸活塞运动方向和速度的装置。具体的采用了双作用单杆活塞液压缸来实现此过程。
具体的工作过程：当下方叶片马达由电动机驱使正向转动时，从油箱下端经过滤器吸油，液压油经过节流阀流入液压缸推动活塞向上运动，同时液压缸上方的出口的叶片马达反向转动使得液压油经过节流阀流出液压缸，回收至油箱。反之，当上方叶片马达在电动机的驱使下正向转动时，从油箱上端经过滤器吸油，液压油经过节流阀流入液压缸推动活塞向下运动，同时液压缸下方的出口的叶片马达反向转动使得液压油经过节流阀流出液压缸，回收至油箱。整个过程形成了一个简单的液压油循环系统，使活塞带动负载做垂直向上8°和垂直向下8°的运动。
2、液压系统数学建模
液压仿真的首要任务就是建立能准确描述液压系统性能的数学模型。这是一项非常关键的工作，目前建立液压系统的数学模型常见方法有以下几种：解析建模法、传递函数建模法、功率键合图建模法、液压大系统建模法、面向对象技术建模法和实验法。
按照其使用的液压控制元件的不同，电液速度伺服控制系统可以分为阀控系统和泵控系统，即容积调速和电流调速。在环境模型姿态调整平台的液压系统中使用阀控马达方式，实现系统的速度控制。其架构原理框图如（图1）所示：
一、伺服放大器的增益
伺服放大器一般包括比较电路、它将指令信号与反馈信号相比较，得出偏差电压信号，并将其转换为可以驱动电液伺服阀工作的控制电流信号：
二、倾角传感器增益
在本系统中采用倾角传感器实时检测当前角度值并反馈给程序处理，而编码器将马达转速转换为攻角机构的运行速度，用于直观显示平台的运行速度。
三、电液伺服阀传递函数
電液伺服阀的输出一般以其空载流量表示，同时液压动力元件的特性也决定其输出。为了简化计算，又不引起较大误差，当液压动力元件的固有频率与伺服阀频宽想接近时，其传递函数可用二阶环节表示如下：
式中：：伺服阀增益；：伺服阀固有频率；：伺服阀阻尼比。
四、阀控液压马达动力结构数学模型
（1）阀的负载流量方程
电液伺服阀以控制电流为输入，空载电流为输出时，假定阀的四个节流口匹配且对称，是零开口四通阀，则其负载线性化流量方程为：
（2）液压马达的流量连续性方程
由于阀输出的流量除了供液压马达转动所需要的流量外，还要补偿液压马达的内、外泄露及油液压缩性所需的流量，因此阀流进或流出液压马达的流量连续性增量方程为：
（3）液压动力元件的输出方程
由角位移和角速度的转换关系：，经拉式变换后有。可得到马达轴输出角速度对空载流量和外负载力矩的传递函数为：
3 小结
本文通过对液压系统原理和液压系统数学建模的深入分析，探讨了姿态调整平台液压系统数学建模与仿真技术。将液压传动用于姿态调整，可以充分发挥液压系统的诸多优点，可以方便地对液体的流动方向和流量进行调节控制，能很容易地和电气和气压传动控制结合起来，实现复杂运动和操作，液压元件易于实现系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用等。
随着工业与科学技术的发展，对液压系统的性能和控制精度会有更高的要求，这就迫使人们对环境模型姿态调整平台的运动要求也越来越高。因此在未来的研究中，只有不断改进和完善该平台，才能更好的服务于国民经济和国防事业的发展。
参考文献
[1] 阎成.1.2米大攻角控制系统研究[D]国防科学技术大学，2003
[2] 姚非.航天器姿态控制系统仿真平台的研究[D].哈尔滨工业大学，2010
[3] 杜雨轩.风洞攻角系统的设计与研究[D].西南交通大学，2012
[4] 付长安，朱治国.对未来飞机液压系统的展望[J].液压与传动，1999，（6）：11-12.
[关键词]姿态调整平台 液压系统 原理 数学建模
中图分类号：TP273；TH137 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）04-0577-01
引言
液压传动系统的设计是为了完成具体的工作，它是由动力元件产生压力液体，经过控制元件和管道将压力液体输送到工作油缸或马达，再通过工作油缸和马达将液体压力能转变为机械功，驱动和控制各种机械设备，完成预定的工作。各种控制元件和执行元件用来保证液压传动与控制过程的平稳、精确、高效和安全。
随着现代工业的发展，对液压系统的性能和控制精度提出了更高的要求，而运用计算机仿真技术对液压系统分析具有重要的意义。计算机仿真技术不仅可以预测系统性能，减少设计时间，还可以对所涉及的系统进行整体分析和评估，从而达到优化系统、缩短设计周期和提高系统稳定性的目的。
1、液压系统原理
工程实际应用中的液压传动装置是在液压泵、液压缸的基础上设置控制液压缸活塞运动方向和速度的装置。具体的采用了双作用单杆活塞液压缸来实现此过程。
具体的工作过程：当下方叶片马达由电动机驱使正向转动时，从油箱下端经过滤器吸油，液压油经过节流阀流入液压缸推动活塞向上运动，同时液压缸上方的出口的叶片马达反向转动使得液压油经过节流阀流出液压缸，回收至油箱。反之，当上方叶片马达在电动机的驱使下正向转动时，从油箱上端经过滤器吸油，液压油经过节流阀流入液压缸推动活塞向下运动，同时液压缸下方的出口的叶片马达反向转动使得液压油经过节流阀流出液压缸，回收至油箱。整个过程形成了一个简单的液压油循环系统，使活塞带动负载做垂直向上8°和垂直向下8°的运动。
2、液压系统数学建模
液压仿真的首要任务就是建立能准确描述液压系统性能的数学模型。这是一项非常关键的工作，目前建立液压系统的数学模型常见方法有以下几种：解析建模法、传递函数建模法、功率键合图建模法、液压大系统建模法、面向对象技术建模法和实验法。
按照其使用的液压控制元件的不同，电液速度伺服控制系统可以分为阀控系统和泵控系统，即容积调速和电流调速。在环境模型姿态调整平台的液压系统中使用阀控马达方式，实现系统的速度控制。其架构原理框图如（图1）所示：
一、伺服放大器的增益
伺服放大器一般包括比较电路、它将指令信号与反馈信号相比较，得出偏差电压信号，并将其转换为可以驱动电液伺服阀工作的控制电流信号：
二、倾角传感器增益
在本系统中采用倾角传感器实时检测当前角度值并反馈给程序处理，而编码器将马达转速转换为攻角机构的运行速度，用于直观显示平台的运行速度。
三、电液伺服阀传递函数
電液伺服阀的输出一般以其空载流量表示，同时液压动力元件的特性也决定其输出。为了简化计算，又不引起较大误差，当液压动力元件的固有频率与伺服阀频宽想接近时，其传递函数可用二阶环节表示如下：
式中：：伺服阀增益；：伺服阀固有频率；：伺服阀阻尼比。
四、阀控液压马达动力结构数学模型
（1）阀的负载流量方程
电液伺服阀以控制电流为输入，空载电流为输出时，假定阀的四个节流口匹配且对称，是零开口四通阀，则其负载线性化流量方程为：
（2）液压马达的流量连续性方程
由于阀输出的流量除了供液压马达转动所需要的流量外，还要补偿液压马达的内、外泄露及油液压缩性所需的流量，因此阀流进或流出液压马达的流量连续性增量方程为：
（3）液压动力元件的输出方程
由角位移和角速度的转换关系：，经拉式变换后有。可得到马达轴输出角速度对空载流量和外负载力矩的传递函数为：
3 小结
本文通过对液压系统原理和液压系统数学建模的深入分析，探讨了姿态调整平台液压系统数学建模与仿真技术。将液压传动用于姿态调整，可以充分发挥液压系统的诸多优点，可以方便地对液体的流动方向和流量进行调节控制，能很容易地和电气和气压传动控制结合起来，实现复杂运动和操作，液压元件易于实现系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用等。
随着工业与科学技术的发展，对液压系统的性能和控制精度会有更高的要求，这就迫使人们对环境模型姿态调整平台的运动要求也越来越高。因此在未来的研究中，只有不断改进和完善该平台，才能更好的服务于国民经济和国防事业的发展。
参考文献
[1] 阎成.1.2米大攻角控制系统研究[D]国防科学技术大学，2003
[2] 姚非.航天器姿态控制系统仿真平台的研究[D].哈尔滨工业大学，2010
[3] 杜雨轩.风洞攻角系统的设计与研究[D].西南交通大学，2012
[4] 付长安，朱治国.对未来飞机液压系统的展望[J].液压与传动，1999，（6）：11-12.