变频闭式液压动力系统的设计及应用研究

变频闭式液压动力系统的设计及应用研究

浙江大学

硕士学位论文

变频闭式液压动力系统的设计及应用研究

姓名：黄方平

申请学位级别：硕士

专业：机械电子工程

指导教师：杨华勇;徐兵

20050201

变频闭式液压动力系统的设计及应用研究

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摘要

变频液压技术是一种新型节能传动技术，在机床、液压提升机械、注塑机等许多机械装备中有着广泛的潜在应用。本课题研究和开发一种新型变频闭式液压动力系统，主要由变频电机驱动的主油路和补油回路组成。所设计的系统具有结构紧凑、节能降噪、使用寿命长、适应面广等优点。本文对该系统进行了具体的元件选型和结构设计，建立了系统在考虑元件泄漏情况下的数学模型和仿真模型。利用Ｍａｔｌａｂ软件对所设计的系统进行了ＰＩＤ、模糊ＰＩＤ、模糊自整定ＰＩＤ控制的仿真研究，结果表明采用模糊自整定ＰＩＤ控制时，系统具有良好的静动态特性。根据所申请的该系统应用于液压提升机械中的相关发明专利，进行了具体的工程应用研究。设计和应用表明在液压电梯和液压抽油机中应用本课题系统方案，能改善整个系统的性能，简化系统结构，降低系统装机功率和能耗。

本文的主要研究工作内容如下：

第一章综述了国内外变频液压技术和变频液压动力单元的发展历程，应用领域和研究现状。简要介绍了课题的研究意义，概括了本文的研究内容。

第二章对适用于变频液压动力系统的电机和液压泵类型和性能特点进行了比较，指出在不同使用情况中电机和泵的选用情况。详细介绍了本课题系统液压原理方案的设计和选择，系统各元件的选型，系统的结构设计和计算机检测系统的设计。

第三章根据变频器电机环节的不同控制方式分别建立了ｗＶＦ控制方式和矢量控制方式下变频闭式液压动力系统的数学模型，并建立了系统的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真模型，对数学模型和仿真模型中的各个参数的值进行了选择和确定。

第四章对变频闭式液压动力系统的速度控制特性和压力控制特性进行了开环和闭环控制仿真。针对系统的特点，分别选择了常规ＰＩＤ控制，模糊ＰＩＤ复合控制以及模糊白整定ＰＩＤ控制，比较了各控制方法的系统的速度和压力响应结果。结果显示模糊ＰＩＤ复合控奄４和模糊自整定ＰＩＤ控制均有较好的动静态响应特性，其中模糊自整定ＰＩＤ控制的效果最优。

第五章结合所申请的发明专利将系统在液压电梯和液压抽油机中的应用进行了工程设计应用研究。设计和应用研究表明在液压电梯和液压抽油机中应用本课题系统，能改善整个系统的性能，简化系统结构，节省安装空间，降低系统装机功率和能耗。对本课题系统在电液混合驱动注塑机中的应用情况进行了介绍，指出了电液混合驱动注塑机的优点。

第六章对全文进行了总结和展望。

综观全文，论文对变频闭式液压系统进行了细致地研究，仿真和工程应用研究获得了一些有价值的研究成果，为进一步的研究工作打下了良好的基础。关键词：变频调速、液压动力系统、闭式油路、节能、模糊控制、系统仿真

变频闭式液压动力系统的设计及应用研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ

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