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数字液压缸微进给控制技术研究

作　者: 孟文宝
导　师: 张洛平
学　校: 河南科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 数字液压缸 数字阀 缝隙理论 数学模型 AMESIM PLC
分类号: TH137.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着科学技术的发展，现代化工业生产设备对控制精度及稳定性的要求越来越高，数字技术也因此得到了广泛推广，而数字技术在液压控制领域的应用也促进了数字液压缸的快速发展。数字液压缸通常利用滚珠丝杠驱动阀芯进行精确的位置控制，利用位移传感器精确反馈液压缸位置，通过改变脉冲频率和脉冲数来改变液压缸的运动速度和位移，实现高精度的位置控制和速度控制，因而在工业自动化设备中的应用也变得越来越广泛。通过分析研究国内外数字液压缸结构及工作原理，查阅大量参考文献后，本文设计了一种基于缝隙理论的数字阀，通过对数字阀的小流量控制来实现数字液压缸的微进给控制。在可编程控制器PLC作用下，步进电机接收到数字脉冲信号，驱动数字阀工作，通过改变数字阀芯的缝隙长度来控制液压缸输入流量，即在整个系统中，采用光电编码器来控制数字阀阀芯位移精度，通过流量传感器对液压缸输入流量进行实时检测，PLC根据反馈信息实时调整数字阀阀芯位移来控制液压缸输入流量，从而实现了对整个系统的闭环控制，提高了数字液压缸微进给控制精度。本文针对这种新型数字液压缸，首先建立了数字液压缸系统的数学模型，并利用液压仿真软件AMESIM对整个液压系统进行了仿真分析。其次构建了整个系统的控制流程图，利用PLC作为整个数字液压系统的控制器，并使用KincoHMIware组态软件编辑组建了整个自动控制系统的人机界面。最后对数字液压缸微进给控制系统进行了实验测试，并对实验结果进行了整理分析。本文的研究成果也为今后数字液压缸及其控制系统的研究提供了一些参考依据。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
第1章 绪论  7-15
  1.1 选题的背景及意义  7-9
  1.2 国内外数字液压缸研究现状  9-12
    1.2.1 国内发展现状  9-10
    1.2.2 国外发展现状  10-12
  1.3 数字液压缸的应用  12-13
  1.4 本文的研究目的及主要内容  13-15
第2章 数字液压缸系统总体设计方案  15-29
  2.1 数字液压缸系统工作原理  15-16
  2.2 数字阀的结构型式及性能分析  16-24
    2.2.1 高速开关数字阀  16-17
    2.2.2 增量式数字阀  17-18
    2.2.3 基于缝隙理论的数字阀  18-24
  2.3 步进电机的介绍与选型  24-26
    2.3.1 步进电机基本参数  25
    2.3.2 步进电机及驱动器选型  25-26
  2.4 流量传感器选型  26
  2.5 光电编码器选型  26-27
  2.6 减速机及弹性联轴器的选型  27-28
  2.7 本章小结  28-29
第3章 数字液压缸数学建模及仿真分析  29-43
  3.1 数字液压缸数学模型  29-33
    3.1.1 数字阀数学模型  29-30
    3.1.2 数字液压缸流量连续性方程  30-31
    3.1.3 数字液压缸力平衡方程  31
    3.1.4 系统的传递函数及其简化  31-33
  3.2 基于 AMESim 平台的数字液压缸仿真分析  33-42
    3.2.1 AMESim 介绍  33-34
    3.2.2 Hydraulic 库和 HCD 库简介  34-35
    3.2.3 AMESim 模型搭建  35-38
    3.2.4 AMESim 仿真结果及分析  38-42
  3.3 本章小结  42-43
第4章 数字液压缸自动控制系统  43-53
  4.1 数字液压执行系统运动分析  43
  4.2 PLC 控制系统的设计  43-46
    4.2.1 PLC 控制器及其控制系统的特点  43-45
    4.2.2 PLC 的选型  45
    4.2.3 PLC 技术参数  45-46
  4.3 智能计数器的选用  46-48
    4.3.1 ZN48 智能双显计数器技术参数  47
    4.3.2 接线端子说明  47
    4.3.3 屏幕显示说明  47-48
  4.4 程序控制流程图  48-50
  4.5 输入输出的 I/O 地址分配  50
  4.6 控制界面的编写  50-52
  4.7 本章小结  52-53
第5章 实验平台的搭建及实验数据处理  53-61
  5.1 实验平台的搭建  53-54
  5.2 实验结果及数据分析  54-59
  5.3 本章小结  59-61
第6章 结论  61-63
参考文献  63-66
致谢  66-67
攻读硕士学位期间的研究成果  67

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械零件及传动装置 > 液压传动 > 液压元件 > 液压马达、液压缸和泵
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