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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
电液伺服阀（Electro-Hydraulic Servo Valve，EHV）作为电液伺服系统的核心控制元件，对整个液压系统的性能有决定性的影响。基于直线音圈电机的直接驱动阀（Linear Voice Coil Motor Based Direct Drive Valve，LVCM-DDV）能够克服传统EHV的固有缺陷，具有单级结构、响应快、抗污染能力强、可靠性高等突出优点，并且采用直线音圈电机直接驱动滑阀阀芯的结构易于实现系统的数字化控制。因而，用LVCM-DDV取代传统EHV必将对电液伺服系统的发展起到非常积极的作用。本论文所研究的是一种由直线音圈电机、驱动控制器、液压滑阀以及电涡流位移传感器等构成的LVCM-DDV系统。其中，作为系统核心部件，用于直接驱动液压滑阀的直线音圈电机，对整个系统的性能起着至关重要的作用。本论文以LVCM-DDV用直线音圈电机系统为主要研究对象，重点在高推重比的直线音圈电机设计、系统驱动控制策略、以及全数字化驱动控制器设计三方面开展了相关研究工作。论文的主要工作内容和研究成果体现在以下几个方面：（1）针对LVCM-DDV系统的设计要求，提出了一种LVCM-DDV用高推重比的直线音圈电机设计方案。通过采用外磁式双气隙的磁路结构，提高了平均气隙磁通密度和气隙磁通密度的均匀度，进而提高了电机的出力以及出力的平稳性；通过采用新型铜包铝漆包线绕制动圈绕组和采用轻质铝合金制作动圈支架，大大地减少了动圈部分的质量；通过在气隙中添加磁性流体，使动圈绕组的主要散热方式从自然对流转变为热传导，从而改善了动圈绕组的散热条件，降低了电机的工作温升。采用等效磁路法和二维电磁场有限元相结合的方法完成了直线音圈电机的磁路设计和电磁参数计算。采用三维热场有限元对电机进行了热分析，并对利用磁性流体来改善动圈绕组的散热进行了研究。成功研制了LVCM-DDV用直线音圈电机的原理样机，样机实验结果验证了该设计方案的正确性。与国外同类电机相比，所设计的直线音圈电机具有更优异的动态响应能力，可以满足LVCM-DDV系统的要求。（2）针对LVCM-DDV系统对快速性的高要求，在建立LVCM-DDV系统数学模型的基础上，提出了一种基于模糊非线性PID控制的位置环/电流环双闭环控制策略。其中，在位置环控制器中通过二阶线性微分器来安排位置指令信号的过渡过程，通过二阶非线性微分器来得到位置反馈信号的微分，通过非线性函数实现了“大误差，小增益；小误差，大增益”的非线性误差反馈控制，并通过与模糊控制相结合实现了非线性控制器中控制参数的自整定。仿真和实验结果表明，LVCM-DDV系统具有良好的稳、动态性能，验证了该控制策略的有效性。（3）针对LVCM-DDV系统中由于参数变化和未知的液动力负载扰动所造成的性能降低题目，提出了一种反馈和前馈相结合的二自由度位置环控制策略。其中，反馈控制采用之前提出的非线性PID控制策略，前馈控制采用“扩张状态观测器”来实时估计系统中的扰动、并对扰动进行前馈补偿，从而进一步提高系统的抗扰动能力。仿真和实验结果表明，该方法使LVCM-DDV系统具有良好的动、静态性能，极大地提高了系统的抗扰动能力和对模型参数变化的鲁棒性。（4）针对LVCM-DDV系统对驱动控制器处理能力的高要求，提出了一种基于32位浮点DSP和高性能FPGA的LVCM-DDV用全数字驱动控制器设计方案。根据DSP和FPGA各自的结构特点和系统控制中所需功能，进行了功能划分。运用模块化设计方法，完成了FPGA功能设计和DSP软件设计。成功研制了LVCM-DDV用全数字驱动控制器的原理样机，其具有处理能力强、可靠性高、扩展性好等优点，可以满足LVCM-DDV系统的性能要求。（5）采用自行设计的直线音圈电机样机和LVCM-DDV用全数字驱动控制器样机构建了LVCM-DDV系统实验平台，完成了对LVCM-DDV系统的相关实验研究。实验结果表明，所研制的LVCM-DDV系统具有优异的稳、动态性能，滑阀阀芯位置控制精度可达1 um，位置频响可达400Hz。 |
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发表于 2022-9-3 08:58:38
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