变频泵控马达调速及补偿特性的研究

【摘要】： 变频驱动液压技术是一种新型的节能传动技术，大功率大惯性变频泵控马达调速系统是变频液压系统中一类基本的传动系统，在盾构、液压提升机械、注塑机等诸多设备中有着广泛的潜在的应用。但是，由于大功率大惯性变频泵控马达调速系统包括了变频器和电机环节，使得整个调速系统存在响应慢、速度刚性低、控制特性差及效率等主要难点问题。本文围绕这些难点问题进行了深入的系统的研究。 所进行的主要研究工作如下：对主要参数对变频泵控马达调速系统的性能影响进行了时域仿真分析和开环阶跃响应实验研究；对变频泵控马达调速系统和进口节流阀控马达调速系统进行了能耗分析和对比实验研究；对软件直接补偿开环变频泵控马达调速系统的马达转速降落进行了理论分析和实验研究；对变频泵控马达调速系统进行了复合补偿控制实验研究；研究了模糊控制、单神经元控制和遗传算法在变频泵控马达调速系统中的应用，均得到了有益的结论。具体来说，本文的主要贡献包括如下几个部分： (1)对软件直接补偿开环变频泵控马达调速系统的马达转速降落进行了理论分析，给出了马达转速降落公式和补偿系数公式，为软件直接补偿开环变频泵控马达调速系统的马达转速降落提供了理论依据；提出了变频泵控马达调速系统的负载补偿控制方法和“负载分段线性补偿”方法，由此提高了调速系统的速度刚性和调速精度。 (2)提出了针对大功率大惯性变频泵控马达调速系统的复合补偿控制结构，实验结果证明了这种复合补偿控制结构的有效性，为提高大功率大惯性变频泵控马达调速系统响应的快速性和控制性能提供了新思路和新方法。 (3)提出了基于实数编码遗传算法的变频泵控马达调速系统PID控制器和模糊PID控制器的参数寻优方法，为大功率大惯性变频泵控马达调速系统控制参数的整定提供了新的途径。 (4)对主要参数对变频泵控马达调速系统的性能影响进行了时域仿真分析和开环阶跃响应实验研究，得到了参数变化对响应性能指标的影响规律，为提高大功率大惯性变频泵控马达调速系统的性能指标提供了参考理论依据。 (5)对变频泵控马达调速系统和进口节流阀控马达调速系统进行了能耗分析和对比实验研究，得到了有益结论，为进一步提高变频泵控马达调速系统的节能效果提供了新思路。