摘 要

随着集成传感技术和微电子技术的日益发展，数字液压越来越多的被运用于我们的生活和日常。数字阀由于其抗污染性强、无需A/D转换、结构简单等优点越来越受行内人士关注。本文设计了一种基于高速开关阀及阀组的液压系统测试台。其能够完成数字开关阀特性测试，旁路节流及出口节流阀控液压缸速度控制原理演示，不同编码、不同数量PCM阀组特性研究等实验。同时，本文利用AMESim仿真软对PCM阀控液压缸位置控制系统及PWM阀控液压缸位置控制系统进行了仿真分析，并针对PCM调控方式提出了二进制阀编码和斐波那契阀编码下信号的调制方法，其能够实现一定数目二进制编码阀组及斐波那契编码阀组的信号调制。为后续测试台的研究奠定一定基础。

本测试台主要应用于高校教学环节，帮助同学们理解液压缸调速原理，以及数字开关阀特性等知识。

关键词：PCM PWM 数字液压 阀编码

Abstract

With the increasing development of the integrated sensing technology and microelectronic technology, more and more digital hydraulics are used in our daily life. Digital valve becomes more and more popular because of its strong antipollution, no need to A/D conversion, simple structure and other advantages. This paper describes the design of a hydraulic system based on high speed on-off valve and valves. Which can be used to test the digital valve’s characteristic and show the control principle of bypass throttle and exit throttle valve control hydraulic cylinder as well as the research the characteristics of PCM valve group with different code and different value number. At the same time, this paper uses the AMESim simulation soft to carry on the simulation analysis of hydraulic cylinder position control system controlled PCM valve group and PWM valve, and proposes the binary valve coding and Fibonacci valve coding signal modulation method for the PCM system, which can achieve a certain number to finish the signal modulation of binary code valve group and Fibonacci coding valve group，which lays a foundation for the research of the follow-up test bench.

The test bench mainly applied in college teaching to help students understanding the hydraulic cylinder speed control principle, and to study the characteristics digital valve.

Key Words：PCM；PWM；Value code ；Digital hydraulic

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1项目背景及意义 1

1.2国内外发展现状 2

1.3本文研究的内容 3

1.4本章小结 3

第2章 数字液压控制 4

2.1高速开关式数字阀及PWM控制原理 4

2.2PCM控制原理及数字开关阀组 6

2.2.1PCM控制原理 6

2.2.2数字阀组的编码 6

2.3本章小结 7

第3章 液压测试台系统设计 8

3.1.液压测试台系统回路设计 8

3.1.1PCM阀控液压缸位置控制系统 8

3.1.2PWM阀控液压缸位置控制系统 9

3.1.3测试台系统回路设计 10

3.2.控制系统设计 11

3.2.1系统控制原理 11

3.2.1PCM信号调制 12

3.3元件选型 12

3.3.1液压元件选型 12

3.3.2各类传感器选型 14

3.4三维模型 15

3.5本章小结 16

第4章 AMESim仿真 17

4.1 PCM阀控液压缸位置控制系统仿真 17

4.1.1二进制编码阀组系统仿真 18

4.1.2斐波那契编码阀组系统仿真 23

4.2 PWM阀控液压缸位置控制系统仿真 25

4.1.1草图建立、模型选择及参数设置 25

4.1.2 PWM系统仿真 26

4.3 本章小结 27

第5章 总结与展望 28

参考文献 29

致谢 30

附录 0

第1章 绪论

1.1项目背景及意义

随着集成传感技术和微电子控制技术的发展，数字液压技术越来越多地被运用于工程机械、农业机械等不同工业领域。数字液压技术是指液压执行元件的运动特性与电脉冲一一对应，这使得数字液压成为一种实现高精度、快速控制的理想方法。此外，相比于伺服控制等传统液压技术，数字液压因其独具的强抗污染性，在注重“绿色环保”的21世纪更具发展前景。数字液压的结构简单、成本低廉等特点也将推动其在工业领域的大幅发展。同时，数字液压元件如数字液压阀、数字液压缸等的出现及完善也使得液压系统结构趋于简化，成本大幅度降低。也可有效降低普通工业用途的电液控制系统成本，提高系统的性价比，有着广阔的工程应用前景^[1]。

电液数字液压控制系统的控制方式可分为直接控制和间接控制两种方式。目前较多使用的由比例阀和伺服阀等数字信号元件控制系统就是间接控制的，间接式控制一般都需要A/D转换或D/A转换，将数字信号转换为模拟信号，从而实现数字控制，通常都是闭环控制。而直接控制方式无需使用A/D转换，用计算机来控制脉冲调制器，脉冲调制器将数字信号转换为模电信号，起到D/A转换器的功能。直接数字控制一般采用开环控制方式，也可以利用数字传感器实现闭环控制。两种控制方式的系统框图如图1.1.1和图1.1.2所示。