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基于磁阻式位移传感器在伺服液压缸上的研究与应用

高风  
【摘要】: 电液伺服系统综合了电气和液压两方面的特长,具有控制精度高、响应速度快、输出功率大、信号处理灵活、易于实现各种参量的反馈等优点,广泛地应用于国防与民用领域。而作为位置伺服系统检测反馈环节的位置传感器是电液位置伺服系统的一个重要组成部分,其检测精度、稳定性、抗干扰性决定了整个伺服系统的性能好坏。就目前经常使用的位置传感器来看,抗干扰能力始终是个很棘手的问题,有待进一步研究。而MR位移传感器具有很强的抗干扰、和环境适应能力,因此对其进行分析研究,并把其应用在伺服液压缸上有很广泛的前景。 通过查阅大量的资料文献,本文首先对电液伺服系统的执行元件伺服液压缸上常用的位置传感器进行了分析对比,然后详细分析了MR位移传感器其内在的工作机制和结构原理。 在对带MR位移传感器的研究过程中,对起磁标尺作用的活塞杆及其加工工艺的研究是关系到MR传感器能否与电液伺服液压缸进行集成的关键所在。本文通过阅读大量的参考文献,对活塞杆上的环形凹槽对测量系统性能的影响进行了研究。为了防止泄漏,增加活塞杆的耐磨性和抗腐蚀性,本文还对热喷涂工艺进行了研究,并摸索出了大量实际有用的数据及经验。 同时本文也对MR位移传感器的信号处理电路进行了分析与设计。把传感器芯片输出的正弦信号放大滤波处理为矩形波信号,作为计数器和数据采集卡输入信号。 针对MR传感器在电液位置伺服系统中的实际应用研究,设计了单通道位置伺服系统。并依据所建立的单通道电液位置伺服系统的数学模型,进行了阶跃、正弦及方波计算机仿真研究,仿真结果表明所设计的用MR作检测反馈的电液位置伺服系统具有良好的动静态特性。并且分析了系统的稳定性、开环和闭环频率特性,详细讨论了系统的稳态误差、静态误差对系统精度的影响。 最后,在实验部分,本文完成了自行设计研制MR传感器作检测反馈的电液伺服液压缸的装配、调试。并在在实验中使用PCL-833数据采集卡,对所研究的带MR位移传感器电液伺服液压缸的静态特性进行了测试,并分析了其测量精度。


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