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微机计算机控制技术课后于海生(第2版)习题详解答案

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### 基于PWM控制技术的电液比例阀特性的研究 #### 摘要 本文探讨了基于PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）控制技术的电液比例阀的特点及其工作原理，并提出了一种通过改进PWM技术以提高控制精度的方法。 #### 关键词 电液比例阀；PWM技术；控制精度 #### 引言 电液比例阀作为一种重要的液压元件，在现代工业自动化控制领域中扮演着至关重要的角色。它能够根据输入信号的变化精确地调节液体流动的方向、速度和压力等参数。PWM控制技术因其独特的优点，在电液比例阀的控制中得到了广泛应用。 #### 一、电液比例阀的结构及控制器特点 1. **结构特征**：电液比例阀通常采用螺管式比例电磁铁进行控制，可以根据输入信号的不同，控制阀芯的位置，进而调节液体的流向和流量。其核心在于能够将电信号转换为液压信号，实现对液压系统的精确控制。 2. **控制器特点**： - **快速性**：PWM控制技术能够显著提高响应速度，使得阀体能够更快地响应输入信号的变化。 - **减少滞环效应**：通过PWM技术产生的脉冲信号可以有效地减小电磁滞环和摩擦滞环，提高控制精度。 - **提高抗干扰能力**：PWM信号本身包含的脉动量有助于提高系统的抗干扰能力。 #### 二、电液比例阀线圈的电流模型 1. **PWM信号原理**：PWM信号是一种周期固定、脉冲宽度可调的矩形波信号。通过调整脉冲的宽度（即占空比），可以控制比例阀线圈中的电流大小，进而控制阀芯的位置。 2. **模型分析**：当PWM信号的占空比从0变化到100%时，平均电流可以从0变化到最大值。在实际应用中，通过调整占空比和线圈电阻的大小，可以实现对电流的精确控制。 3. **仿真结果**：当PWM信号的周期与阀芯响应时间的比例适当时，可以确保比例阀电流保持稳定。仿真结果显示，随着PWM周期与阀芯时间参数比值的减小，电流与占空比之间的关系更加线性。 #### 三、基于PWM控制的电液比例阀的流量特性曲线 1. **流量特性**：电液比例阀的流量特性是指在不同占空比下，通过阀门的流量与占空比之间的关系。当占空比较小时，可能存在流量不连续的现象，这是因为此时阀芯位置的变化不够连续。 2. **优化方案**：为了改善这种现象，可以通过调整PWM信号的占空比和频率，以及在线圈上增加适当的电阻来优化控制策略，从而获得更加平滑的流量特性曲线。 #### 四、结论 基于PWM控制技术的电液比例阀具有响应速度快、控制精度高、抗干扰能力强等优点。通过对PWM信号的精确控制，可以有效地改善电液比例阀的流量特性，提高整体系统的性能。未来的研究方向可以进一步探索更高级别的PWM控制算法，以实现更高的控制精度和更广泛的工业应用。 --- 本文详细介绍了基于PWM控制技术的电液比例阀的结构特点、电流模型以及流量特性，并针对存在的问题提出了改进措施，旨在为电液比例阀的设计和应用提供理论支持和技术指导。

本书作者是韩京清，本书是自抗扰领域的经典作品，值得反复拜读！ 自抗扰控制器技术，是发扬PID控制技术的精髓并吸取现代控制理论的成就，运用计算机仿真实验结果的归纳和总结和综合中探索而来的，是不依赖被控对象精确模型的、能够替代PID控制技术的、新型实用数字控制技术。

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现代直流伺服控制技术及其系统设计 目 录 代序言 前 言 第1章 绪论 1直流伺服控制技术的发展 2现代直流PWM伺服驱动技术的发展 2.1国内外发展概况 2.2直流PWM伺服驱动装置的工作 原理和特点 2.3功率控制元件的应用及控制 电路集成化 2.4PWM系统发展中待研究的 问题 3现代伺服控制技术展望 第2章 不可逆直流PWM系统 1无制动状态的不可逆PWM系统 1.1电流连续时PWM系统控制特性 分析 1.2电流断续时PWM系统控制特性 分析 2带制动回路的不可逆PWM 系统 第3章 可逆直流PWM系统 1双极模式可逆PWM系统 1.1T型双极模式PWM控制 原理 1.2H型双极模式PWM控制 原理 1.3双极模式PWM控制特性 分析 2单极模式可逆PWM系统 2.1H型单极模式同频可逆PWM 控制 2.2H型单极模式倍频可逆PWM 控制 3受限单极模式可逆PWM 系统 3.1受限单极模式同频可逆PWM 控制系统 3.2工作特性的定量分析 3.3计算机辅助分析 3.4受限单极模式倍频可逆PWM 控制 4控制方案的对比 第4章 PWM功率转换电路设计 1PWM功率转换用GTR 1.1开关特性 1.2GTR的功率损耗及PWM功率 转换电路对其特性的要求 1.3GTR存储时间对PWM系统的 影响 2GTR的损坏和保护 2.1GTR的耐压与损坏 2.2GTR的二次击穿和安全 工作区 2.3GTR暂态保护 3达林顿复合型功率模块的 应用 3.1复合型达林顿模块的电路 结构 3.2达林顿模块作为开关使用 3.3达林顿模块并行驱动 3.4达林顿模块的应用 4缓冲器设计和负载线整形 4.1缓冲器的必要性 4.2负载线分析 4.3在PWM系统中的缓冲器设计 举例 第5章 PWM系统控制电路 1脉宽调制器的一般特性及电路 1.1脉宽调制器的一般特性 1.2恒频波形发生器 1.3脉宽调制器 2保护型脉宽调制及脉冲分配电路 2.1双门限延迟比较的V/W电路 2.2二极管电桥反馈式窗口V/W 电路 2.3具有阻容延迟的PWM变换电路 2.4脉冲分配逻辑延时电路 3保护电路 3.1电流保护型式与特点 3.2保护电流的实时取样和霍尔效应电流 检测装置设计 3.3欠电压、过电压保护 3.4瞬时停电保护 3.5保护电路举例 4基极驱动电路 4.1基极恒流驱动 4.2基极电流自适应驱动电路 4.3自保护型基极驱动电路 4.4典型基极驱动电路 5控制电路集成化、模块化 5.1一种新型SG1731型PWM集成 电路 5.2晶体管驱动模块简介 5.3应用举例 第6章 PWM系统工程设计中的有关 问题 1功率转换电路供电电源的设计 问题 1.1泵升电压对功率转换电路及供电电源 的影响 1.2PWM系统中的反馈能量 1.3反馈能量的存储及其耗散 2PWM系统电流波形系数与电动机的有效出 力 3PWM开关频率的选择 4电枢回路附加电感的设计原则 5浪涌电流和电压抑制 5.1合闸浪涌电流的抑制 5.2浪涌电压吸收 第7章 PWM系统电磁兼容性设计 1电磁干扰模型分析和干扰传递 1.1干扰源 1.2敏感单元 1.3干扰传递方式 2抑制或消除干扰的方法 2.1PWM功率转换电路中GTR开关干 扰源抑制 2.2元器件的合理布局与布线 2.3接地设计 2.4屏蔽与隔离 2.5滤波 3PWM系统电磁兼容性设计导则 3.1电源 3.2电动机 3.3GTR固态开关 3.4开关控制器件 3.5模拟电路 3.6数字电路 3.7微型计算机 第8章 现代直流伺服控制元件与