四会升降车租赁,    如何设计一套智能液压动力单元电液伺服系统??     四会升降车出租,  四会升降车      直驱式容积控制(DirectDriveVolumeControl，DDVC)技术，采用伺服电机或步进电机驱动双旋向定量泵，代替价格昂贵的伺服阀或比例阀，具有节能、高效、可靠性高、成本低、操作控制简单等突出优势。智能液压动力单元是以直驱式容积控制系统技术为原理，以液压缸为执行元件，同时将能源、控制调节、状态监测及辅助装置高度集成为一体的智能化液压控制系统。智能液压动力单元除了具备直驱式容积控制技术优点外，还具有智能化独立控制、高度集成化、通用性强等功能特点。智能液压动力单元可应用于工业中对位置、速度、出力、精度和响应频率等指标有一定要求的控制系统中。同时，与功能相近的数字缸、电动缸相比，智能液压动力单元具备明显的性价比优势，可替代大部分数字缸、电动缸的市场应用。本研究为提高智能液压动力单元的动态特性，针对结构和控制器进行优化设计分析。

    1智能液压动力单元系统设计要素:  该系统为电液位置控制系统，主要功能及特点为:1．步进电机2．双向定量泵3．溢流阀4．二位二通电磁换向阀5．液控单向阀6．单向阀7．压力传感器8．液压缸9．位移传感器10．控制器11．手动泵.    (1)所受负载力为恒定拉力，液压缸无杆腔等效为油箱，压力约为0;   (2)电磁换向阀4．1、4．2及手动泵11用于系统安装调试，正常工作时，两电磁阀均处于断电状态;   (3)液压缸活塞杆缩回时，定量泵向有杆腔供压力油，无杆腔油液回油箱;   (4)液压缸活塞杆伸出时，定量泵压力油经溢流阀3．1回油箱，同时将液控单向阀5打开，有杆腔油液经液控单向阀5进入定量泵吸油口，无杆腔自油箱吸油;   (5)油箱为密闭式压力油箱，可补偿液压缸有杆腔与无杆腔的容积差，同时利于泵、液压缸的吸油。智能液压动力单元电液伺服系统的关键技术及难点包括系统动态响应特性低、补油不及时会造成吸真空并引起死区非线性等。因此，在系统设计时需要从以下几个方面进行优化设计。

     1)精细化参数匹配设计,  智能液压动力单元系统动态特性指标关键在于参数匹配，根据系统数学模型或仿真模型找出所有影响系统特性的参数，通过理论及仿真分析，获得各参数对系统动态特性影响的规律及大小，为结构设计和元件选型提供依据。

     2)无动力增压补油,   为解决补油不及时造成吸真空，智能液压动力单元油箱采用全封闭式设计，采用皮囊或弹簧推动活塞的方式进行增压(如图3所示)，实现无动力增压补油，同时无论执行器如何放置，在皮囊或弹簧的作用下都能保证油箱向闭式回路中正常补油。

     3)单出杆等速无油箱.   对于某些要求智能液压动力单元正反向运动特性相同的工况，可采用单出杆等速液压缸，正反两腔作用面积相等，同时内置磁致伸缩位移传感器。采用该结构还可以实现系统无油箱设计，减小智能液压动力单元体积的同时，减少了油液体积，可进一步提高系统响应特性。

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     智能液压动力单元特性影响因素:　　2．1智能液压动力单元结构参数对图2中所示的智能液压动力单元进行数学建模，通过流量连续性方程及力平衡方程，可得智能液压动力单元动力机构的传递函数为Xp=DpApωp－1A2pCtc+V0βe()sFLss2ω2h+2ξhωhs+。针对传递函数中的各主要结构参数进行仿真研究，分析各参数变化对系统影响特性的影响，仿真结果如图5所示。可以看出为提高系统快速性，在结构选型设计时，应选择排量Dp大且转动惯量小的泵，选择有杆腔有效工作面积Ap小的液压缸，同时活塞和负载折算到活塞上的总质量mt和有效体积弹性模量βe对系统快速性影响较小。1．输入信号2．比较基准3．减小有效体积弹性模量4．增大负载总质量5．增大有杆腔有效工作面积6．增大泵排量．

　　　　2．2智能液压动力单元控制器影响，　　　智能液压动力单元特性的因素除以上结构参数之外，还有控制器的控制性能。目前智能液压动力单元多采用常规的PID控制器，其控制原理简单、工作可靠、实用性强，可在一定程度上满足智能液压动力单元动态特性的使用要求。但智能液压动力单元在启动和换向时存在较大滞后、正反向运动特性不对称、油液黏度和弹性模量随温度非线性变化等问题，使用常规PID控制器达不到理想的控制效果。为获得更好的控制效果，对常规PID控制器进行改进，采用模糊PID控制策略。模糊PID控制器由模糊控制器和常规PID控制器两部分组成。模糊PID控制器原理由模糊控制器输出的ΔKP、ΔKI、ΔKD是常规PID控制器3个参数的修正量，对上个数据采集环节的PID控制参数进行修正，完成自整定。基于常规PID参数调节的实际经验，建立的智能液压动力单元模糊调整规则曲面。图7智能液压动力单元模糊PID控制规则为验证模糊PID控制器的控制特性，利用AMESim和MATLAB/Simulink进行联合仿真，在AMESim中完成智能液压动力单元液压系统建模，在MATLAB中进行模糊PID控制器设计。仿真参数主要有:负载力50kN，工作压力16MPa，外啮合齿轮泵排量1．3mL/r，增压油箱0．2MPa，液压缸90/(40～1000)mm。从阶跃响应曲线中可以看出，模糊PID控制器提高了系统的快速性;从正弦响应曲线可以看出，模糊PID控制器的幅值和相位衰减均小于常规PID控制器，证明了模糊PID控制器具有优于常规PID控制器的控制效果。实验系统主要包括智能液压动力单元、负载及实验台架。负载为恒定拉力为50kN，系统额定工作压力为16MPa。智能液压动力单元正弦实验曲线，对比模糊PID控制器与常规PID控制器，可看出模糊PID控制器在一定程度上抑制了系统非线性死区，同时提高了跟踪精度，从而验证了模糊PID控制器的可行性。

　　3  结论：(1)智能液压动力单元采用直驱式容积控制技术，具有节能高效、智能化独立控制、高度集成化、通用性强等功能特点，同时性价比高;　　(2)针对智能液压动力单元系统动态响应特性低、补油不及时造成吸真空引起死区非线性等难点，提出了智能液压动力单元关键设计要素，包括精细化参数匹配设计、无动力增压补油、单出杆等速无油箱结构;　　(3)通过理论及仿真分析，确定了影响智能液压动力单元动态特性的因素包括结构参数及控制器;　　(4)通过实验研究，验证了优化设计结构参数及采用模糊PID控制器提高智能液压动力单元系统响应特性的可行性。

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