高铁轨道动力测试激振装置液压系统设计和仿真.pdf

2012年 11月 机床与液压 NOV．2012 第40卷 第21期 MACHINETOOL＆ HYDRAULICS Vo1．40No．21 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．21．026 高铁轨道动力测试激振装置液压系统设计与仿真 万园，曾良才，李为，陈新元，郑飞龙，陈昶龙 (武汉科技大学机械 自动化学院，湖北武汉430081) 摘要：现有高铁轨道动力测试系统激振装置采用的阀控缸或泵控马达液压激振方式 ，很难同时满足高振动频率 、高激 振力和高振幅的要求。针对这些问题，提出一种双环面液压缸，并设计了相应的电液伺服激振系统。根据试验系统参数， 建立液压系统的数学模型。运用MATLAB／Simulink对系统进行理论分析和数字仿真，利用PIDTuner工具调整 PID控制器 参数。结果表明，所设计的液压激振系统满足设计要求。 关键词：高铁轨道；激振装置；力伺服控制 中图分类号：TH137；TP273；TP391．9 文献标识码：A 文章编号：1001—3881(2012)2l一094—5 DesignandSimulationforHydraulicSystem ofExcitationDeviceofHigh-speed RailTrackDynamicTestSystem WAN Yuan，ZENG Liangcai，LIWei，CHEN Xinyuan，ZHENG Feilong，CHEN Changlong (CollegeofMachinery＆Automation，WuhanUniversityofScienceandTechnology， WuhanHubei430081，China) Abstract：Theexistinghydraulicexcitationmodeofvalvecontrolledcylinderorpumpcontrolledmotorusedintheexcitationde— viceofhigh—speedrailtrackdynamictestsystem ，isdifficulttomeetthehighvibrationfrequency，highexcitationforceandhighampli— tuderequirements．Aimingattheseproblems，abicyclicsidehydrauliccylinderwasputforward，andthecorrespondingelectro-hydrau— licseroexcitationsystem wasdesigned．Accordingtothetestsystem parma eters．themathematicalmodelofthehydraulicsystem was established．MATLAB／Simulinkwasusedtomaketheoreticalanalysisanddigitalsimulation．ThetoolofPIDTunerwasusedtoadjust thePID controllerparma eters．Th eresultsshow thatthedesignedhydraulicexcitationsystem meetsthedesing requirements． Keywords：High—speedrailtrack；Excitationdevice；ForceseⅣocontrol 轨道路基动力响应原位试验系统的关键设备为主 动受控激振装置。目前 ，国内外采用较为先进的阀控 缸或泵控马达液压激振方式。泵控马达激振系统是由 变量液压泵带动液压马达旋转，从根本上讲还是惯性 激振；而阀控油缸激振系统是通过换向阀控制油缸实 现激振 ，它在重载下能启振，振动频率能达到很高， 但负载适应能力差 、冲击大，很难同时满足较高振动 频率和较高振幅的要求。这两种方式都存在激振力等 参数不可控，不能产生能模拟路面各