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二次调节惯性负载系统节能特性的理论与实验研究

刘鹃  
【摘要】: 随着世界经济的飞速发展,能源消耗量的不断增大,能源危机日益加剧,液压系统不仅要满足控制性能的要求,而且还要充分考虑能源的有效利用。二次调节静液传动技术不但具有系统效率高、可控性好的优点,而且可以实现对负载制动动能和重力势能的回收和再利用,达到节能的目的。因此将二次调节技术应用于负载质量大或频繁启停的惯性负载系统中,能够节约大量的能量,具有重要的研究意义。 在查阅大量国内外资料的基础上,本文总结了二次调节静液传动技术的研究和应用现状,分析了二次调节系统的组成、工作原理和特点,重点分析了二次调节惯性负载系统的节能原理。采用机理建模的方法分别对二次调节惯性负载系统的斜盘变量油缸系统、二次元件和能量回收环节建立了数学模型。采用最小二乘法对系统模型进行了辨识研究,通过仿真验证了数学模型的正确性。 基于Matlab/Simulink?工具箱,在数学模型的基础上对二次调节惯性负载系统建立了仿真模型。通过对负载转动惯量、制动加速度、设定转速、系统压力和蓄能器初始状态等影响因素的仿真分析,得到各因素对系统的控制性能和能量回收效率的影响。 设计并搭建了二次调节惯性负载实验台,采用dSPACE半实物仿真系统进行计算机控制和数据采集。在实验过程中针对影响系统能量回收效率的各因素进行实验研究并采集了大量的实验数据,实验结果进一步验证了理论分析和仿真分析的正确性,为二次调节技术在实际工程中的应用提供了理论与技术支撑。


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