如何建模和性能分析基于登高车变频调节泵阀技能性系统??    东莞横沥登高车出租,  登高车出租,  东莞登高车出租     泵阀联合系统按照液压泵与伺服阀的组合方式分为串联式泵阀协控系统和并联式泵阀协控系统，在此基础上对两种组合式液压伺服系统做功能创新设计具有重要的意义。对串联式泵阀协控系统的工作原理进行深入分析，并设计以变频电机＋定量泵＋伺服阀结构的串联式泵阀协控系统作为课题的研究对象。建立系统的数学模型，根据数学推导分析系统的能耗节能性和控制稳定性。

     泵阀联合系统的工作原理,   泵阀联合系统是根据功能分为泵控部分和阀控部分。泵控部分的功能是在满足负载所需的流量的前提下，由于泵控部分没有溢流阀器件，而是通过变频电机来改变电机的转速，实时的改变负载所需的流量。为了满足负载运动轨迹，恒定泵口压力与负载压力差值，通过压力控制器来调节变频电机的转速实现流量的调节。但是电机的调节总是滞后于负载流量的变化，所以需要蓄能器不断的冲放能来进行补偿，这样即减少了流量的泄露增强系统的节能性，又能满足系统流量的需求。泵阀联合系统的阀控部分从结构上来看是典型的阀控缸系统。一般的液压阀控系统，油源部分是通过恒转速电机＋单向定量泵的组合，液压泵输出的泵流量经过溢流阀调节产生恒定的压力和流量的油源。由于为了满足最大流量元器件的需求，所以溢流量较大，造成很大的能量损失。而本文设计的油源，没有溢流阀且泵口输出流量可调，相当于提供一个负载敏感的油源。因此阀控部分的动态性能和控制精度特性经过策略优化表现出更强的优越性。

   

    泵控部分模型推导本文泵控部分采用变频器＋交流伺服电机的组合驱动单向定量泵的供油方式，通过蓄能器对变频电机调速满足负载流量的滞后补偿。首先对交流伺服电机进行分析建模，最常用的方法是利用三相异步电动机的矢量变换理论[33]建立伺服电机在两相旋转同步dq坐标系的等效数学模型。其中使将三相定子ABC坐标系进行Clarke变换成两相静止αβ坐标系，同时两相静止αβ坐标系进行Park变换到两相旋转同步dq坐标系。令三相定子对称绕组的电流分别为Ai，Bi，Ci。经过Clarke坐标系转变，αβ坐标系中产生直轴α轴电流i和交流β轴电流i：CBAiii23-23021-21-132iαβ坐标系电流i，i经过Park转变，dq坐标系中直轴d轴电流di和交流q轴电流qi：θ为电角度，值为：mps,  s为转子转过的角度，mp为转子的磁极对数。同理对除定子电流外其他交流电机中的物理量进行坐标变换，得到dq坐标系下的磁链方程为：坐标系下定子磁链量，及在dq坐标轴上的转子磁链量，sL为dq坐标系中转子等效自感，mL为坐标系中定子等效自感，rL为坐标系中定子与转子同轴等效互感，rqrdsqsdi,i,i,i为坐标系中定子电流，及在dq坐标轴上的转子电流。同时经过矢量变换理论可得交流电机的电压方程：sqsduu,为定子电压在坐标轴上的分量，SR,rR为定子和转子每相绕组的电阻，令两相同步旋转坐标系的旋转速度s等于定子频率的的同步角速度1，而转子的转速，则坐标轴相对于转子的角速度为,  s，p为微分算子。异步电动机的磁场的分布跟产生原因分为多类，因而磁场轴线的方向不同往往可以作为矢量控制方案的参考基础，不同磁场的定向产生不同的矢量控制。电动机中磁场轴方向可分为转子磁场，气息磁场与钉子磁场三类。而转子磁场定向是将转子全磁链r定向在坐标轴d轴上。转子磁场定向最大的优势是可以实现完全励磁电流与转矩电流不具有耦合性相当于同步电机一样。由于d轴定向于r轴，则r在q轴上的分量为零。则全磁链r全都由d轴上的绕组的电流产生。若假设dq坐标轴上励磁电流不变，且考虑到0,rqrrd，则电压方程可以进一步简化为：异步电动机中电磁转矩e,  根据相关的电机学手册可知表达式为：  因此由于励磁电流不变，则全磁链r不变简化得到电磁转矩e与定子电流在q轴的分量sqi成正比，令系数rmpKm，则qsqrmKpsmeii,  此外，异步电动机的输出力矩平衡方程由牛顿力学定律可得：mmLDdtJ1ed,   22DPSL为负载转矩，J为电机的转动惯量，1D为电机阻尼系数，m为转子机械角速度。

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      本文是基于变频调节的泵阀联合控制系统，变频调节器应用于泵控部分以调节电机的转速进而调节单向定量泵的出口流量，由于基于矢量变换的变频技术液压控制系统，变频调节器除了转矩电流调节器，磁链调节器，还有转速调节器调节方式。而本课题的重点是进行异步电动机的调速继而为液压伺服系统进行流量的调节，而不着重讲述电机内部的调节原理，所以转矩电流的调节过程不做多介绍，只考虑转速调节器对电机调速的影响。转速调节器一般由积分和比例放大环节两部分组成，则结合电磁转矩与定子电流在q轴上的分量成比例关系得：dtKKmrmrqi111s,  r为输入转速信号，1为电机转速调节器的比例系数，1为电机转速调节器积分系数。由于液压缸做周期性的往复运动，则负载流量也发生周期性的变化，泵口压力s也因此发生周期性的变化。根据液压伺服系统的这一特点在泵头单元设计压力闭环控制器来调节变频转速调节器的输入转速信号r，压力闭环控制器通常设置为除去微分环节的PID控制器，有如下关系：dtsrsr,  压力调节器的比例系数，压力调节器的积分系数，r为泵头单元系统的给定压力。电机输出转速m与系统泵头压力s的传递关系.     

      泵控部分由交流异步电动机连接单向定量泵驱动轴旋转，液压泵的输出流量可由以下公式的：scpQPKnD2p,  pQ为泵的输出流量，n为液压泵的转速，2D为液压泵的额定排量，pKc为液压泵的泄露系数。由于负载流量的变化需要经过压力调节器反馈给变频器，进而通过基于变频调节的异步电机来调节转速，再通过定量泵来调节出口流量。又由于异步电机有一定的转动惯性，所以异步电机的调速总是滞后于负载流量的变化。为了解决这一问题，提出在泵头单元系统中加入蓄能器来进行流量补偿，当所需求的负载流量变少时，蓄能器进行充能，多余的流量进入蓄能器中。当所需求的负载流量变多时，此时蓄能器进行放能，来补给不足的负载流量。也给异步电机一个调节转速的时间间隔，所以蓄能器起着重要的作用。对蓄能器进行数学模型分析，假设蓄能器气体状态发生变化的时间控制在3s以内,便可认为蓄能器在绝热状态下运作，忽略油液管道流动中的压力损失，取气体绝热指数为1.4，则有如下关系：aVP,a为蓄能器气体压力与体积，00a,aVP为蓄能器充气压力与体积，aQ蓄能器输出流量，vA蓄能器节流口面积，dC液压油雷诺系数，sP泵头单元的系统压力，液压油密度。由于对于蓄能器而言，液压油的压缩性要远小于氮气的压缩性，所以囊性蓄能器的动态响应足够快，可知蓄能器的输出流量由节流口进出口的压力计算而得，但是非线性因素的产生直接影响着分析蓄能器的动态性能。所以对于特定的平衡点进行线性化分析，选取蓄能器冲放液时候的平衡状态进行线性化分析且忽略高阶项得：整理可得蓄能器由泵口压力可得输出流量的传递关系.   sPQKaca为蓄能器阀控流量——压力系数。根据上述分析且结合可得泵阀联合系统的泵控部分建模的系统框图，并求出传递函数表达式.

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