设计简介
中文摘要
本文对电液比例阀位置控制系统的工作原理及各组成部分进行了详细的分析，并对活塞式滚珠螺旋摆动液压马达进行了设计和计算及附了马达的零件图和组装图，以及建立了非对称阀控非对称缸位置控制系统的数学模型并计算出了此系统的开环传递函数。而且，利用Matlab软件，创立了系统仿真模型，生成了位移输出的Bode图、阶跃响应曲线和正弦响应曲线。另外用Matlab对系统特性进行仿真分析的基础上，针对系统稳定性的问题，提出了系统校正问题，并采用了比例—积分（PI）控制，使非对称活塞式摆动液压马达电液比例阀位置控制系统具有良好的动态特性和静态特性，达到了预期的研究目的。
关键词：非对称缸、非对称阀、数学模型、传递函数、Matlab仿真、PI校正
Abstract
The work principle and every component of electrohydraulic proportional value-control system are analyzed in detail in the paper.And the ball screw swinging piston hydraulic motor has carried on the design and calculation,attached the detail part and assembly drawing (two-dimensional diagram and three-dimensional diagram )of the motors.As the same time the paper creates the mathematical model of asymmetric valve controlled asymmetric cylinder position control system and calculated the open-loop transfer function of the system.Moreover the paper set up the simulation model of the system in the advantage of the Mat-lab software and generates the Bode diagram、step response curve diagram and sine response curve of the displacement output.On the basis of the simulation analysis with Mat-lab of the system characteristics,PI control strategy is brought forward as to the stability of the system,it brings the better dynamic and static characteristics to the Asymmetric piston swing hydraulic motor Electro-hydraulic proportional valve position control system to attain the expected objective.
Keywords：Asymmetric hydraulic cylinder、Asymmetric servo valve、mathematic(al) model、transfer function、Mat-lab simulation、Proportional - integral（PI） correction
目录
中文摘要.....................................................1
Abstract.....................................................2
第1章绪论...................................................5
1.1课题研究的目的及意义.....................................6
1.2论文主要工作............................................6
第2章 活塞式滚珠螺旋摆动液压马达的工作机理..................8
2.1概述...................................................8
2.2活塞式滚珠螺旋摆动液压马达原理和特点........................8
2.2.1活塞式滚珠螺旋摆动液压马达的工作原理...................8
2.2.2活塞式滚珠螺旋摆动液压特点...........................9
2.3活塞式摆动液压马达主要技术参数之间的关系................10
第3章 活塞式滚珠螺旋摆动液压马达设计计算...................13
3.1概述..................................................13
3.2活塞式滚珠螺旋摆动液压马达的主要参数计算...................13
3.2.1液压缸的主要参数计算...............................13
3.2.2滚珠逆螺旋传动装置的参数计算.........................15
3.3活塞式滚珠螺旋摆动液压马达的强度计算.......................19
3.3.1液压缸强度计算.....................................19
3.3.2螺旋传动轴的强度计算...............................21
3.3.3滚珠与滚道之间的接触强度计算.........................23
3.4活塞式滚珠螺旋摆动液压马达的主要零件结构...................25
第4章 非对称活塞式摆动液压马达电液比例系统设计.............41
4.1非对称缸用非对称阀来控制.................................41
4.2非对称阀的静态特性分析及数学模型的建立.....................41
4.2.1基本模型..........................................41
4.2.2 活塞式液压摆动马达正向运动..........................42
4.2.3 活塞式液压摆动马达反向运动..........................47
4.3比例放大器传递函数......................................51
4.4高性能电液比例阀传递函数.................................51
4.5位移传感器传递函数......................................52
4.6系统传递函数方框图......................................52
4.7系统传递函数及函数各参数的确定............................52
4.8系统特性（系统校正前Bode图、阶跃响应）.......................56
4.8.1对数频率特性图（伯德图或Bode图）......................56
4.8.2系统的单位阶跃响应.................................58
第5章用PI调节器对系统进行性能校正和仿真分析................59
5.1控制系统校正的概述和PI校正概述............................59
5.1.1控制系统校正的概述 ................................59
5.1.2PI校正的概述......................................59
5.2 PI仿真数学模型的建立....................................60
5.2.1确定开环增益......................................60
5.2.2计算未校正系统的相位裕量和幅值裕量...................60
5.2.3确定校正后系统的截止频率............................61
5.2.4确定校正装置的参数.................................61
5.2.5确定校正后系统的开环传递函数.........................61
参考文献....................................................66
致谢........................................................67
本文对电液比例阀位置控制系统的工作原理及各组成部分进行了详细的分析，并对活塞式滚珠螺旋摆动液压马达进行了设计和计算及附了马达的零件图和组装图，以及建立了非对称阀控非对称缸位置控制系统的数学模型并计算出了此系统的开环传递函数。而且，利用Matlab软件，创立了系统仿真模型，生成了位移输出的Bode图、阶跃响应曲线和正弦响应曲线。另外用Matlab对系统特性进行仿真分析的基础上，针对系统稳定性的问题，提出了系统校正问题，并采用了比例—积分（PI）控制，使非对称活塞式摆动液压马达电液比例阀位置控制系统具有良好的动态特性和静态特性，达到了预期的研究目的。
关键词：非对称缸、非对称阀、数学模型、传递函数、Matlab仿真、PI校正
Abstract
The work principle and every component of electrohydraulic proportional value-control system are analyzed in detail in the paper.And the ball screw swinging piston hydraulic motor has carried on the design and calculation,attached the detail part and assembly drawing (two-dimensional diagram and three-dimensional diagram )of the motors.As the same time the paper creates the mathematical model of asymmetric valve controlled asymmetric cylinder position control system and calculated the open-loop transfer function of the system.Moreover the paper set up the simulation model of the system in the advantage of the Mat-lab software and generates the Bode diagram、step response curve diagram and sine response curve of the displacement output.On the basis of the simulation analysis with Mat-lab of the system characteristics,PI control strategy is brought forward as to the stability of the system,it brings the better dynamic and static characteristics to the Asymmetric piston swing hydraulic motor Electro-hydraulic proportional valve position control system to attain the expected objective.
Keywords：Asymmetric hydraulic cylinder、Asymmetric servo valve、mathematic(al) model、transfer function、Mat-lab simulation、Proportional - integral（PI） correction
目录
中文摘要.....................................................1
Abstract.....................................................2
第1章绪论...................................................5
1.1课题研究的目的及意义.....................................6
1.2论文主要工作............................................6
第2章 活塞式滚珠螺旋摆动液压马达的工作机理..................8
2.1概述...................................................8
2.2活塞式滚珠螺旋摆动液压马达原理和特点........................8
2.2.1活塞式滚珠螺旋摆动液压马达的工作原理...................8
2.2.2活塞式滚珠螺旋摆动液压特点...........................9
2.3活塞式摆动液压马达主要技术参数之间的关系................10
第3章 活塞式滚珠螺旋摆动液压马达设计计算...................13
3.1概述..................................................13
3.2活塞式滚珠螺旋摆动液压马达的主要参数计算...................13
3.2.1液压缸的主要参数计算...............................13
3.2.2滚珠逆螺旋传动装置的参数计算.........................15
3.3活塞式滚珠螺旋摆动液压马达的强度计算.......................19
3.3.1液压缸强度计算.....................................19
3.3.2螺旋传动轴的强度计算...............................21
3.3.3滚珠与滚道之间的接触强度计算.........................23
3.4活塞式滚珠螺旋摆动液压马达的主要零件结构...................25
第4章 非对称活塞式摆动液压马达电液比例系统设计.............41
4.1非对称缸用非对称阀来控制.................................41
4.2非对称阀的静态特性分析及数学模型的建立.....................41
4.2.1基本模型..........................................41
4.2.2 活塞式液压摆动马达正向运动..........................42
4.2.3 活塞式液压摆动马达反向运动..........................47
4.3比例放大器传递函数......................................51
4.4高性能电液比例阀传递函数.................................51
4.5位移传感器传递函数......................................52
4.6系统传递函数方框图......................................52
4.7系统传递函数及函数各参数的确定............................52
4.8系统特性（系统校正前Bode图、阶跃响应）.......................56
4.8.1对数频率特性图（伯德图或Bode图）......................56
4.8.2系统的单位阶跃响应.................................58
第5章用PI调节器对系统进行性能校正和仿真分析................59
5.1控制系统校正的概述和PI校正概述............................59
5.1.1控制系统校正的概述 ................................59
5.1.2PI校正的概述......................................59
5.2 PI仿真数学模型的建立....................................60
5.2.1确定开环增益......................................60
5.2.2计算未校正系统的相位裕量和幅值裕量...................60
5.2.3确定校正后系统的截止频率............................61
5.2.4确定校正装置的参数.................................61
5.2.5确定校正后系统的开环传递函数.........................61
参考文献....................................................66
致谢........................................................67
