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2D数字缓冲阀的设计及控制研究
| 论文题名： | 2D数字缓冲阀的设计及控制研究 |
| 关键词： | 船舶机械;数字缓冲阀;结构设计;PID控制 |
| 摘要： | 随着液压、电子、控制技术的高速发展，比例阀、数字阀、伺服阀等电液阀在船舶的甲板机械、液压舵机、液压起货机上都得到了广泛的应用，并且使得船用液压系统的稳定性、船舶的操纵性能都得到了提高。特别地，它在船舶推进的传动装置中或者在车辆传动装置中的离合器油压控制的应用也有优良的表现，并且随着离合器向大功率、高稳定性、智能化方向发展，传统的用于离合器油压控制的液压缓冲阀的适应性、稳定性较差，难以满足使用要求，为此本文提出了一种全新的缓冲阀结构，利用现有成熟的2D数字技术应用于离合器油缸液压控制系统中，设计了2D数字缓冲阀，论文的研究主要内容如下: (1)针对液压缓冲阀的应用背景，概述了离合器油压控制指标，在介绍某传动装置上所用传统缓冲阀的结构和分析阀的工作原理基础上，建立了缓冲阀的AMESim仿真模型，并通过试验测试了它的缓冲油压特性，结果表明:传统缓冲阀在缓冲起始时刻超调量达到了117.4％，并且最终输出压力处于振荡状态。 (2)针对现有传统缓冲阀的输出超调大、稳定性差、适应性差等缺点，采用2D数字技术设计了2D数字缓冲阀，对其主要结构进行设计计算，并利用试验设计方法(DOE)进行了优化设计，优化后2D数字缓冲阀的体积与现有缓冲阀相比减小了69.77％，其功率重量比提高了54.6％。 (3)为了提高2D数字缓冲阀的缓冲油压控制精度以及稳定性，对阀的输出油压进行控制算法的研究，在建立了2D数字缓冲阀的数学模型的基础上，采用PID算法进行了理论分析，仿真结果表明:2D数字缓冲阀的响应时间约52ms，使用PID算法阀的超调量为20.6％，但需要经过3.5次振荡，而采用BP算法对PID参数进行优化后，阀的超调量仅为10％，并且仅经过1.5次振荡。 (4)开发了2D数字缓冲阀的控制器，并搭建试验平台进行试验研究，研究了PID算法对阀输出特性的影响，结果表明采用BP整定PID算法阀的输出油压超调量为8％，并且振荡次数仅1次;经与现有的比例式缓冲阀的对比研究可知，2D数字缓冲阀将输出油压超调量从105％降低到了31.2％;最后研究了2D数字缓冲阀在带负载的液压系统中的缓冲油压特性。 |
| 作者： | 张啟晖 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 王祖温 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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