伺服阀控马达装置的参数识别方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了伺服阀控马达装置的参数识别方法。该方法将安装在马达进出油口之间的压差传感器、安装在马达输出轴上的角速度传感器分别与参数识别模块连接，参数识别模块与伺服阀控马达装置的控制器连接。该参数识别模块基于伺服阀控马达装置的固有参数：伺服阀的流量增益、伺服阀控制电流、阀的压力系数、马达的弧度排量、作用于马达轴上的外负载力矩，根据传感器信号输入的实时压力差pf和实时角速度ω，计算出伺服阀控马达装置的其他重要参数，再将这些参数传输给伺服阀控马达装置的控制器。本发明专利技术使建立精确的伺服阀控马达装置的控制系统数学模型成为可能，为伺服阀控马达装置的控制器对其进行精确的动力学控制奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
伺服阀控马达装置的参数识别方法
本专利技术涉及伺服阀控马达装置的参数测取技术，尤其涉及一种对影响伺服阀控马达装置控制特性的两个参数——液压系统液体振动固有频率ωh与液压系统粘性阻尼系数比ζh的间接测取方法。
技术介绍
目前伺服阀控马达装置被广泛应用于波浪补偿起重机中，目前伺服阀控马达装置的参数不能系统、完整测量，而是通过查阅相关参考资料或通过经验估值，不能得到精确的伺服阀控马达装置的控制系统数学模型，从而造成控制器不能对其进行精确控制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于伺服阀控马达装置的参数识别方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是，伺服阀控马达装置的参数识别方法，所述伺服阀控马达装置包括伺服阀、马达、参数识别模块、用于检测马达的进出油口压力差pf的压差传感器、用于检测马达的角速度ω的角速度传感器、控制器；包括以下步骤：参数识别模块设有第一输入端、第二输入端和输出端；参数识别模块通过第一输入端与压差传感器连接，参数识别模块通过第二输入端与角速度传感器连接；参数识别模块通过输出端与控制器连接；参数识别模块中存储伺服阀控马达装置的固有参数，固有参数包括伺服阀的流量增益、伺服阀控制电流、阀的压力系数、马达的弧度排量、作用于马达轴上的外负载力矩；参数识别模块还存储伺服阀实时负载流量Q、马达和负载折算到马达的总惯量Jm、马达和负载阻力系数Bm、马达总泄露系数Cm、伺服阀控马达两腔及连接管道总容量和油液体积弹性模量比值Vt/βe；根据压差传感器信号输入的马达的进出油口之间实时压力差pf，按下述函数式(1)计算即可得到伺服阀的实时负载流量Q；Q＝KqI-Kcpf(1)函数式(1)中：Kq为伺服阀的流量增益，I为伺服阀控制电流，Kc为阀的压力系数，pf为马达的进出油口之间实时压力差；根据角速度传感器信号输入的伺服阀控马达实时角速度，参数识别模块按下述函数式(2)计算即可得到马达总泄露系数Cm和马达两腔及连接管道的总容量与油液体积弹性模量比值Vt/βe；函数式(2)中：(pf)′为伺服阀控马达进出油口之间压力差的一阶导数，qr为马达的弧度排量，ω为马达的角速度；根据角速度传感器信号输入的伺服阀控马达实时角速度，参数识别模块按下述函数式(3)计算即可得到马达和负载折算到马达的总惯量Jm和马达和负载阻力系数Bm；Jmω′+Bmω＝pfqr-TL(3)函数式(3)中：ω为马达的角速度，ω′为马达的角速度的一阶导数，Bm为马达和负载的阻力系数，TL为作用于马达轴的外负载力矩；参数识别模块按照下述函数式(4)和函数式(5)计算即可得到该装置液压系统液体振动固有频率ωh和该装置的液压系统粘性阻尼系数比ζh；函数式(4)和函数式(5)中：ωh为液压系统液体振动固有频率。作为优选：当函数式(2)中pf为恒定值时，函数式(2)可以化简为Cmpf＝Q-qrω，即可求出马达总泄露系数Cm；当函数式(2)中pf为变量时，在求出马达总泄露系数Cm的前提下，即可求出伺服阀控马达两腔及连接管道总容量与油液体积弹性模量比值Vt/βe。当函数式(3)中ω为恒定值时，函数式(3)可以化简为Bmω＝pfqr-TL，即可求出马达和负载的阻力系数Bm；当函数式(3)中Bm为变量时，在求出马达和负载的阻力系数Bm的前提下，即可求出马达和负载折算到马达的总惯量Jm。参数识别模块由微处理器和存储器连接构成。本专利技术的有益效果是：采用直接测量数据传输到参数识别模块，进行参数优化和识别，参数识别模块再将获取的一系列参数传输给控制器。本专利技术克服了目前伺服阀控马达装置的液压控制系统相关参数不能系统、完整测量的缺陷，使建立精确的伺服阀控马达装置的控制系统数学模型成为可能，为控制器对其进行精确动力学控制奠定基础。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术伺服阀控马达装置的参数识别方法实施例中的系统组成示意图。图中，1-伺服阀，2-马达，3-角速度传感器，4-外负载力矩，5-参数识别模块，6-控制器，7-压差传感器，8-第一输入端，9-第二输入端，10-输出端。图2是本专利技术伺服阀控马达装置的参数识别方法实施例的程序流程框图。具体实施方式本实施例是在液压系统中压力损失较小、流体质量对管道动态特性影响不大，执行元件中工作腔内各处压力相等，油液体积弹性模量及油温为常数，马达内外泄露为层流，马达轴上作用的弹性负载力矩较小的情况下，利用伺服阀的负载流量方程、伺服阀到马达的流量连续方程、马达轴的动力学力矩平衡方程推导出伺服阀控马达液压控制系统参数之间的关系并用函数表达出来。首先，在马达的输出轴上安装角速度传感器用于测量伺服阀控马达装置的角速度，在马达的进出油口安装压差传感器来测量马达的进出油口压力差。参数识别模块基于压差传感器检测马达的进出油口的压力差、角速度传感器测量马达的角速度和伺服阀控马达装置的固有参数：伺服阀的流量增益、伺服阀控制电流、阀的压力系数、马达的弧度排量、作用于马达轴上的外负载力矩，根据函数式(1)可以求出伺服阀的实时负载流量Q，根据函数式(2)可以求出马达的总泄露系数Cm、马达腔及连接管道的总容量与油液体积弹性模量比值Vt/βe，根据函数式(3)可以求取马达和负载折算到马达的总惯量Jm、马达和负载的阻力系数Bm，根据函数式(4)可以求出液压系统振动固有频率ωh，根据函数式(5)可以求出液压系统粘性阻尼系数比ζh。参数识别模块将计算得到的液压系统振动固有频率和液压系统粘性阻尼系数比作为重要的参数输入控制器中。Q＝KqI-Kcpf(1)Jmω′+Bmω＝pfqr-TL(3)式中：Kq为伺服阀的流量增益，I为伺服阀控制电流，Kc为阀的压力系数，Q为伺服阀的实时负载流量，pf为伺服阀控马达进出油口之间压力差，(pf)′为伺服阀控马达进出油口之间压力差的一阶导数，Vt/βe为服阀控马达两腔及连接管道总容量与油液体积弹性模量比值，Cm为马达总泄露系数，qr为马达的弧度排量，ω为马达的角速度，ω′为马达的角速度的一阶导数，Jm为马达和负载折算到马达的总惯量，Bm为马达和负载的阻力系数，TL为作用于马达轴的外负载力矩。ωh为液压系统液体振动固有频率。在图1中，伺服阀控马达装置由伺服阀1、马达2、参数识别模块5、用于检测马达的进出油口压力差pf的压差传感器7、用于检测马达的角速度ω的角速度传感器3、控制器6所组成。其中参数识别模块5设有第一输入端8、第二输入端9和输出端10，并且马达2的输出轴还设有外负载力矩4。具体来说，参数识别模块5由微处理器和存储器相互连接构成。在本实施例中，参数识别模块5基于伺服阀控马达装置的固有参数、压差传感器检测马达的进出油口的压力差和角速度传感器测量马达的角速度，根据函数式(1)可以求出伺服阀1的实时负载流量Q，根据函数式(2)可以求出马达2的总泄露系数Cm、马达腔及连接管道的总容量与油液体积弹性模量比值Vt/βe，根据函数式(3)可以求取马达和负载折算到马达的总惯量Jm、马达和负载的阻力系数Bm，根据函数式(4)可以求出液压系统振动固有频率ωh，根据函数式(5)可以求出液压系统粘性阻尼系数比ζh，参数识别模块将计算得到的液压系统振动固有频率和液压系统粘性阻尼系数比ζh作为重要的参数输入伺服阀控本文档来自技高网...

【技术保护点】
伺服阀控马达装置的参数识别方法，所述伺服阀控马达装置包括伺服阀、马达、参数识别模块、用于检测马达的进出油口压力差pf的压差传感器、用于检测马达的角速度ω的角速度传感器、控制器；其特征在于包括以下步骤：所述参数识别模块设有第一输入端、第二输入端和输出端；所述参数识别模块通过第一输入端与压差传感器连接，所述参数识别模块通过第二输入端与角速度传感器连接；所述参数识别模块通过输出端与控制器连接；所述参数识别模块中存储伺服阀控马达装置的固有参数，所述固有参数包括伺服阀的流量增益、伺服阀控制电流、阀的压力系数、马达的弧度排量、作用于马达轴上的外负载力矩；所述参数识别模块还存储伺服阀实时负载流量Q、马达和负载折算到马达的总惯量Jm、马达和负载阻力系数Bm、马达总泄露系数Cm、伺服阀控马达两腔及连接管道总容量和油液体积弹性模量比值Vt/βe；根据压差传感器信号输入的马达的进出油口之间实时压力差pf，按下述函数式(1)计算即可得到伺服阀的实时负载流量Q；Q＝KqI‑Kcpf  (1)函数式(1)中：Kq为伺服阀的流量增益，I为伺服阀控制电流，Kc为阀的压力系数，Q为伺服阀的实时负载流量，pf为马达的进出油口之间实时压力差；根据角速度传感器信号输入的伺服阀控马达实时角速度，所述参数识别模块按下述函数式(2)计算即可得到马达总泄露系数Cm和马达两腔及连接管道的总容量与油液体积弹性模量比值Vt/βe；Vtβe(pf)′+4Cmpf=4(Q-qrω)---(2)]]>函数式(2)中：pf为伺服阀控马达进出油口之间压力差，(pf)′为伺服阀控马达进出油口之间压力差的一阶导数，为服阀控马达两腔及连接管道总容量与油液体积弹性模量比值，Cm为马达总泄露系数，qr为马达的弧度排量，ω为马达的角速度，Q为伺服阀的实时负载流量；根据角速度传感器信号输入的伺服阀控马达实时角速度，所述参数识别模块按下述函数式(3)计算即可得到马达和负载折算到马达的总惯量Jm和马达和负载阻力系数Bm；Jmω′+Bmω＝pfqr‑TL  (3)函数式(3)中：Jm为马达和负载折算到马达的总惯量，ω为马达的角速度，ω′为马达的角速度的一阶导数，Bm为马达和负载的阻力系数，pf为伺服阀控马达进出油口之间压力差，qr为马达的弧度排量，TL为作用于马达轴的外负载力矩；所述参数识别模块按照下述函数式(4)和函数式(5)计算即可得到该装置液压系统液体振动固有频率ωh和该装置的液压系统粘性阻尼系数比ζh；ωh=4βeqr2VtIm---(4)]]>ζh=Cm+KcqrβeJmVt+Bm4qrVtβeJm---(5)]]>函数式(4)和函数式(5)中：ωh为液压系统液体振动固有频率，qr为马达的弧度排量，Vt/βe为伺服阀控马达两腔及连接管道总容量和油液体积弹性模量比值，Jm为马达和负载折算到马达的总惯量，Cm为马达总泄露系数，Bm为马达和负载阻力系数，Kc为阀的压力系数。...

【技术特征摘要】
1.伺服阀控马达装置的参数识别方法，所述伺服阀控马达装置包括伺服阀、马达、参数识别模块、用于检测马达的进出油口压力差pf的压差传感器、用于检测马达的角速度ω的角速度传感器、控制器；其特征在于包括以下步骤：所述参数识别模块设有第一输入端、第二输入端和输出端；所述参数识别模块通过第一输入端与压差传感器连接，所述参数识别模块通过第二输入端与角速度传感器连接；所述参数识别模块通过输出端与控制器连接；所述参数识别模块中存储伺服阀控马达装置的固有参数，所述固有参数包括伺服阀的流量增益、伺服阀控制电流、阀的压力系数、马达的弧度排量、作用于马达轴上的外负载力矩；所述参数识别模块还存储伺服阀实时负载流量Q、马达和负载折算到马达的总惯量Jm、马达和负载阻力系数Bm、马达总泄露系数Cm、伺服阀控马达两腔及连接管道总容量和油液体积弹性模量比值Vt/βe；根据压差传感器信号输入的马达的进出油口之间实时压力差pf，按下述函数式(1)计算即可得到伺服阀的实时负载流量Q；Q＝KqI-Kcpf(1)函数式(1)中：Kq为伺服阀的流量增益，I为伺服阀控制电流，Kc为阀的压力系数，pf为马达的进出油口之间实时压力差；根据角速度传感器信号输入的伺服阀控马达实时角速度，所述参数识别模块按下述函数式(2)计算即可得到马达总泄露系数Cm和马达两腔及连接管道的总容量与油液体积弹性模量比值Vt/βe；函数式(2)中：(pf)′为伺服阀控马达进出油口之间压力差的一阶导数，qr为马达的弧度排量，ω为...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明健，杨汉生，王玉勤，
申请(专利权)人：巢湖学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34