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威力重工2500吨新能源汽车车灯罩成型液压机液压马达闭环速度控制

文章出处:www.yeyajichangjia.net 人气:56发表时间:2019-03-18 11:22
威力重工2500吨新能源汽车车灯罩成型液压机闭环速度控制使用由系统误差驱动的放大器,这是命令(我们想要速度)和反馈(实际速度)之间的差异。

威力重工2500吨新能源汽车车灯罩成型液压机闭环速度控制在图1中以简化的示意图形式显示。放大器A是差分类型,意味着它从命令中减去转速计反馈信号并产生差值(误差信号),将其放大,并为阀线圈提供驱动电流。放大器由系统错误驱动。当然,错误是命令(我们想要速度)和反馈(实际速度)之间的差异。放大器可以是模拟的,包括运算放大器,电阻器和电容器,或者它可以是完全数字的。

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图1.这种闭环速度控制使用转速计检测轴速度并将其反馈给伺服或比例放大器。使用命令信号C设置速度。

放大器增益是每伏特误差信​​号的线圈电流安培数I. 在模拟电路中,可以在应用中调整其值 - 可能通过更改电位计设置。在数字情况下,通过键盘或指点设备输入放大器增益并在计算机屏幕上设置滑块来设置放大器增益。

一个很好的例子
要了解此系统的工作原理,请考虑一个基本示例。假设转速计常数为1 V / 1000 rpm,这是一个方便的值,不需要火箭科学进行一些基本的计算。接下来,假设命令电压为3 V.因此出现了问题:轴速度是多少?

仓促响应可能是3000转。但是,有点逻辑告诉我们这不可能。如果轴转速为 3000 rpm,请考虑我们创建的悖论:如果轴转速为3000 rpm,转速计反馈电压必须为3 V.使用3 V反馈和3 V指令时,误差必须为零。如果误差为零,则无电流。如果没有电流,则阀芯必须居中,因此必须停止电机!因此,3000转的速度产生0转的速度,这是一个完全荒谬的结论!有必要以不那么简单的方式来看待反馈控制系统。

在盒子里面推理
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图2.速度增益模块的结构是将命令电压作为输入,电机速度作为输出。

为了理解威力重工2500吨新能源汽车车灯罩成型液压机闭环控制系统的功能,采用速度增益的概念是有帮助的,图2. 速度增益是指电机输出速度随命令信号输入的增加而增加的速率。根据系统的分析方式,速度增益单位可以输出阀门线圈电流的rpm / A. 在另一个分析中,单位可能输出输入指令电压的rpm / V. 后者将用于随后的分析。

单位的选择决定了构成所谓速度增益的黑匣子的设备。该黑盒最终将成为闭环框图中的一个块。所以现在,外部限制是一个极端的输入指令电压和另一个极端的轴速度。那么问题出现了,盒子里面有什么?

显然,命令电压进入伺服或比例放大器,因此命令电压必须是盒内的第一个元件。放大器的输出电流进入伺服或比例阀。阀门的输出为液压马达提供动力,因此阀门必须在箱子中。一个明显的补充是电机本身。

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图3.速度控制增益模块包含除转速计外的所有系统元件。

两个以上组件的适用性更加微妙:动力单元和负载。动力单元为阀门提供恒定压力。但是,如果其他一切都保持固定,供应压力的增加将导致更多的流量,从而导致电机轴速度增加。类似地,在其他一切都固定的情况下,如果负载增加,轴速度会降低。因此,这两个元素都必须包含在速度增益块中。将图1和图3(速度增益块)与组件列表(上面以粗体文本列出)进行比较表明速度增益块包含除转速计之外的所有内容。

推理速度增益块的内容的这种练习至少有两个指导目的。首先,它收集思想并为计算块的增益提供基础。其次,它构成了进行一系列测量速度增益测试的基础。

测试控制增益
可以使用VCMM公式计算增益 - 在组装任何硬件之前这是非常有益的。但是,如果我们假设硬件存在,计算值将更有意义,我们继续测量速度增益。速度增益模块的设置如图3所示。待测系统包含所有可产生输出速度和输入电压的元件。这定义了速度增益的物理极限。

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首先,通过安装和管道所有硬件并相应地连接所有电子部件来设置测试。在施加液压动力的情况下,将供应压力设定为期望值。可以使用几种不同的供应压力进行测试。但是,我们假设只为我们的暂定设置研究一个压力。

接下来,必须设置一种方法,使得威力重工2500吨新能源汽车车灯罩成型液压机电动机轴上的机械负载可以调节到几个所需值中的每一个。通常的做法是使用液压泵作为负载,然后使用可调负载阀来改变其压力 - 其作用为轴上的可变负载扭矩。扭矩传感器通常用于确保正确设置负载,转速计测量输出轴速度。因此,最后,我们将使用闭环系统的所有硬件,但我们将在没有闭环的情况下进行测试。也就是说,转速计输出信号不会连接到伺服或比例放大器上的反馈输入。毫不奇怪,这被称为开环测试。

在供应压力设定为所需值的情况下进行测试,将负荷设定为零或接近零,然后将指令电压设定为零。然后,命令电压以方便的增量增加到一个值,该值导致所需的最大电动机速度。当命令信号为高时,负载增加,例如增加到最大扭矩的33%。然后命令信号以方便的增量降低到零。

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图4.在三个不同的负载值和恒定的供电压力下,电机的输出速度相对于指令电压绘制。速度增益是任何一个负载值的曲线斜率。

在整个负载转矩范围内重复该过程直至所需的最大值,并且在每个负载设置下改变命令。最小记录数据包括供应压力,指令电压,负载转矩和输出速度。如果控制阀具有基本线性的流量计量特性(矩形计量槽),则测试数据将类似于图4中的数据。

速度增益是应用中工作负载下曲线的斜率。从图中可以清楚地看出,在空载时,负载1,速度增益高于负载高,负载3。直观地说,这是有道理的。随着我们增加负载转矩,电机将趋于减速。绿线是实际测试数据的略微弯曲图的直线近似。

现在我们可以略微修改速度增益的定义。它是恒定负载转矩条件下速度与输入指令曲线的斜率。这意味着我们必须知道应用中的负载转矩,以便正确预测威力重工2500吨新能源汽车车灯罩成型液压机系统的速度增益。因为负载可能很复杂 - 并且负载转矩很少是恒定的 - 我们往往不得不接近一个近似值,或者一些“平均负载转矩”,或者可能在零负载和最大负载的极端情况下进行分析。

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