电子泵的原理功能建模及仿真

wang23575

随着现代电子电控技术的发展，液压系统的阀泵都向着电子控制的方式在进化。

电子泵类似力士乐的DFE，丹佛斯的ETL  AC 等控制方式，其实说白了并不复杂，反而相对于
常见的液控 恒压 恒功率 泵来说结构更简化了。

其核心基于电液伺服闭环，在液压上相对简单，就是比例阀直接控制伺服缸，伺服缸类似伺服液压里的
油缸，然后比例阀配合传感器和控制器，就可以实现复杂的压力 流量 功率 控制，并且具备自诊断功能，
也就是智能化！

在AutomationStudio中，同样可以对电子泵的主要控制特性-频响特性进行仿真建模分析；
在AS中我们主要是验证泵的控制策略可行性以及在大方向上的性能，而非定量的研究，因此
我们会对模型和建模过程中的很多变量做合理的简化。
1. 首先 我们在基本组件库里找到一个柱塞泵核心模型：
由于我们主要关心的是
泵的流量、压力及其控制，因此我们可以将核心的旋转组件使用二阶系统进行简化描述，并且使用查表效率曲线的方式
直接评价效率。


设置其仿真模为效率曲线，再设置最大排量，斜盘冲程，伺服缸缸径，这些参数可以由实测取得，再根据仿真结果进行适当的修改！
2.  在基本组件库里，找到泵的控制伺服阀，并对其进行配置
  （详细的配置方法可以见AS的相关网络免费教程）

伺服阀的配置相对比较复杂，我们需要根据泵的控制阀芯形式，开口计算开口面积，行程和弹簧，这里需要实践的测试。
3. 基本配置完成后，搭建基本的液压仿真系统，测试泵的基础响应特性，再修改模型
如下图所示的系统，我们测试阶跃响应发现，我们仿真模型搭建的系统是属于过阻尼系统，因此要进一步修改伺服
阀的阻尼孔、质量、行程等参数，使得模型与实测结果在数量级和趋势上做到一致。

电控泵的核心泵体验证完成后，便是核心的控制部门
4.  伺服阀的处理
    电子泵的控制阀，由于需要高响应低闭环，因此通常使用带位置反馈的高频响阀，由于阀的频响和精度很高，因此
在AS中我们可以直接简化为线性模型处理，当然也可以建立一个高频响阀的闭环控制，作为整个电子泵控制的内闭环，本次
为了简化起见，我们把伺服阀和驱动信号直接作线性关联，使用理想化的比例阀控制模式！

5. 斜盘摆角传感器 及压力传感器的处理
   在AS中，传感器的数据，组件的一些特性，是可以直接作为变量在控制元件中使用的，无需额外设置，使用的时候直接调取即可

6. 控制系统的建模
   由于电子泵的控制相对比较复杂，在AS或者其他软件中虚拟建模比较复杂，因此这次我们借助AS的联合仿真功能，使用物理仿真的方式
来控制仿真模型中的液压泵！


7. AS中创建CANbus 通讯协议
使用自定义协议的方式创建编号为65280的发送PGN，SPN分别创建为阀芯位置 压力 和转速；
编号为65281的接收PGN，SPN为阀芯控制指令

设置设备地址，这里软件的地址是200，控制器地址是8

那么最终发送报文的ID为CFF00C8 ，Byte0-1：斜盘摆角，Byte 2-3： 压力 ，Byte 4-5 转速
软件接收的报文ID为CFF0008，Byte0：比例阀控制指令
8. AS中创建数据发送，需要使用Block模块
也是非常简单，直接连线选择即可

9. 控制器中的编程
   这里细节略过
流量控制功能：

压力及功率控制功能：

10. 运行仿真，大功告成！
注意下图，实际流量和流量指令有一个偏差，这是泵的效率引起的
因为我们程序里做的是关于斜盘位置的闭环，因此软件里还需要对效率进行一定的补偿

再看看流量的跟踪性

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本文中涉及的详细的使用技巧，可以在网络上找到相关介绍视频，如有疑问可以与笔者联系。

Mr.Evan

够详细的呀。。。。

charleswwf

顶...........。。。