数字化轴向柱塞泵控制系统研究

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随着科学技术的飞速发展,以计算机为主的信息技术在工业中有着越来越重要的地位。而以嵌入式微处理器为主控芯片的嵌入式系统,以速度更快,体积更小,成本更加低廉和功能更加多样的特点,在工业领域有着越来越广泛的应用。液压技术在许多工业领域有着非常明显的优势,目前采用先进的信息技术控制传统液压设备是液压技术发展的重要方向之一。而如何提高数字化液压的控制性能,降低控制成本,是数字化液压技术研究的方向,也是液压工业发展的迫切需要。本课题针对目前市场上常用的数字化轴向柱塞变量泵进行数字化控制的研究,设计了以高性能的嵌入式ARM处理器为主控芯片,以市场流行的嵌入式Linux操作系统为内核的嵌入式控制系统,以期提高数字化变量泵的控制性能满足工业生产的需求。课题在研究过程中,主要以实现变量泵的恒流量控制为目标。同时在人机接口方面,使用触摸屏技术,使得整个控制系统有更好的人机交互性能。根据课题研究中所做的工作,本文将主要从以下几方面介绍课题研究的内容:首先,分析了CCY14-1B型柱塞变量泵的工作原理和结构特点,根据其工作的特点建立变量泵变量机构的动态数学模型和变量泵系统中其他各个环节的静态数学关系,这里主要分析了变量机构的动态力学特性,并建立其各个环节的拉普拉斯增量化方程,最后将合并这些方程,建立了输入和输出的传递函数。其次,对建立的数学模型进行仿真和分析,在MATLAB下绘制了数字化轴向柱塞泵变量机构的开环BODE图和闭环的单位阶跃响应图。然后对绘制的图形进行稳定性能和瞬态性能的分析,根据仿真分析的结果,提出系统校正的方法,即引入PD校正,改善了系统的稳态性能和瞬态性能。然后,选用了以ARM为处理器的开发板,根据开发板的特点,制作和移植了引导Linux内核启动的U-Boot,并针对系统的应用特点制作和移植了嵌入式Linux内核,之后使用Busybox工具制作了vaffs2根文件系统,实现了嵌入式操作系统在开发板上的正常运行。在搭建软件控制平台的同时,在硬件方面使用了以步进电机为控制电机,并使用传感器检测输出信号,形成了一个闭环的控制系统。最后,在搭建好的控制系统平台下,编写了数字化变量泵控制的驱动程序和应用程序。同时在Linux下使用Qt图形开发软件,编写Qt的应用程序,制作了触摸屏的界面。最后制作根文件系统,下载到开发板运行。这样就完成了数字化轴向柱塞泵的控制系统设计,在最后的结论中对课题所做的工作进行了总结,并对以后的发展提出了展望。
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