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電控斜軸柱塞式阿托斯ATOS液壓油缸的理論分析 
ATOS液壓油缸是在液壓傳動中能夠實現壓力轉換的一種液壓元件。它相當于壓力轉換器,通過ATOS液壓油缸可以使液壓執(zhí)行元件(定量液壓馬達、液壓缸)從壓力耦聯的液壓恒壓網絡系統中無節(jié)流損失地獲取能量。ATOS液壓油缸的出現擴大了二次調節(jié)靜液傳動系統的應用領域。二次調節(jié)靜液傳動系統的工作原理決定了其負載端應該是變量執(zhí)行元件。

電控斜軸柱塞式阿托斯ATOS液壓油缸的理論分析 
在驅動直線負載工況下,由于液壓缸的活塞面積難以變化,所以在工程上常采用液壓閥來進行控制,這種控制方法引入了節(jié)流損失且系統效率低,這使傳統型ATOS液壓油缸的應用受到了限制。對于解決該問題比較合適的方案是采用新型ATOS液壓油缸來進行控制,即沒有理論上的節(jié)流損失,又能夠進行能量的回收與利用,為提高液壓系統的效率提供了一條非常有效的途徑,因此開展對新型ATOS液壓油缸的研究具有十分重要的意義。在查閱大量國內外有關文獻的基礎上,綜述了國內外ATOS液壓油缸的研究現狀及發(fā)展趨勢,分析了ATOS液壓油缸的特點,闡述了ATOS液壓油缸的關鍵技術及研究現狀,對ATOS液壓油缸的應用范圍作了介紹,針對目前手動型ATOS液壓油缸變壓頻率低以及變壓精度的局限性,研制出電控斜軸柱塞式ATOS液壓油缸。依據ATOS液壓油缸的工作原理,對ATOS液壓油缸的特性進行了分析,建立了ATOS液壓油缸流量、轉矩和變壓比的公式,為ATOS液壓油缸的結構設計及仿真分析提供了理論依據。電控斜軸柱塞式ATOS液壓油缸驅動的直線負載系統由三大子系統組成,即計算機控制系統、交流同步電機伺服調速系統以及ATOS液壓油缸控制液壓缸動力機構,分別建立了三大子系統的數學模型。為便于分析ATOS液壓油缸的工作原理,提出了ATOS液壓油缸平衡角的定義,并建立了ATOS液壓油缸平衡角的公式。結合三大子系統的數學模型,建立了ATOS液壓油缸控制角的數學模型以及ATOS液壓油缸驅動直線負載系統的數學模型。為滿足新型伺服系統的需求,采用機械結構優(yōu)化設計的方法,完成電控斜軸柱塞式ATOS液壓油缸的設計以及裝配和調試,研制出可實現變壓比范圍為[0,2]的電控斜軸柱塞式ATOS液壓油缸原理樣機。結合“負負載”的概念,分析ATOS液壓油缸四個象限工作的特性,并對ATOS液壓油缸“負載驅動”和“驅動負載”工況下,ATOS液壓油缸驅動直線負載系統中液壓恒壓網絡系統壓力、液壓蓄能器流量、ATOS液壓油缸控制角、能量回收和再利用效率進行了仿真和實驗研究,結果表明ATOS液壓油缸驅動直線負載系統具有回收和再利用負載重力勢能的能力。針對ATOS液壓油缸本身的復雜非線性特性,提出采用模糊自適應整定PID控制策略,并針對ATOS液壓油缸驅動直線負載位置伺服系統進行仿真與實驗研究。結果證明該策略能較好地補償ATOS液壓油缸的非線性特性,并可提高系統的抗負載干擾能力和系統響應的快速性。

電控斜軸柱塞式阿托斯ATOS液壓油缸的理論分析 
采用研制的電控斜軸柱塞式ATOS液壓油缸,搭建ATOS液壓油缸驅動直線負載系統的實驗臺,完成實驗臺硬件電路設計和控制軟件的編程工作。在該實驗臺上對ATOS液壓油缸的基本性能進行測試,以及分別采用PID、模糊自適應整定PID控制策略對ATOS液壓油缸系統進行實驗研究。實驗結果表明所闡述理論正確,采用的控制策略合理可行,研制的ATOS液壓油缸驅動直線負載系統實驗樣機是成功的。