摘要
本论文进行基于软件计算的流量反馈液压电梯速度控制系统的研究。主要针对软件计算流量反馈这种新型的流量控制技术，研究其在液压电梯控制领域中应用。通过建模仿真和模拟负载实验，分析了电梯液压系统的稳态和动态性能，讨论了系统流量的软件计算反馈方法及其影响因素。
论文共分五部分介绍了课题的研究工作：
论文第一章根据大量的文献资料和市场现状，分析了液压电梯行业的形势和发展趋势；具体介绍了与液压电梯相关的液压动力系统的流量控制技术的发展和各项技术的应用特点。最后提出了本课题的研究意义、研究内容和难点。
第二章从系统的运行过程和系统的控制过程两个角度介绍了基于软件计算的流量反馈控制液压电梯的工作原理。建立系统的仿真模型，对系统中影响流量计算的部分参数和物理量进行建模仿真，提出处理方法；详细分析了基于软件计算的流量反馈液压电梯系统的各个环节，逐一建立稳态和动态数学模型和Simulink仿真模型。
第三章通过稳态和动态模型的仿真，研究了液压电梯系统在开环状态下的性能。在稳态模型仿真中详细分析了液阻、主阀和先导阀弹簧刚度、阀口形式、负载压力等系统的参数和物理量的变化对系统的稳态性能的影响，动态模型仿真中主要分析了系统的动态响应特性及其影响因素。
第四章进行了液压电梯系统的闭环仿真，对比分析了软件计算流量反馈控制和轿厢速度大闭环反馈控制的仿真结果。对液压电梯系统进行实验研究，讨论了以测试比例流量阀性能为目的的轿厢速度大闭环实验结果。进行模拟负载台架实验，分析软件计算流量反馈的实验结果，讨论原因。
第五章对已经进行的软件计算的流量反馈液压电梯控制系统的研究工作进行总结，对今后的研究给出了建议。
综观全文，论文对软件计算的流量反馈液压电梯控制系统进行了细致地研究，仿真和实验研究获得了一些很有价值的研究成果，为进一步的研究工作打下了良好的基础。
The speed control system of hydraulic elevator using computational methods for flow rate feedback is discussed in this thesis. It's the application of a new flow feedback control method in hydraulic elevator, a typical electro-hydraulic system. Through modeling, simulation and simulative load experiments, the static and dynamic performance of the hydraulic system is investigated. And the emphasis is on the conversion algorithm of flow in this system, on which the facts that have effect are analyzed.
There are five chapters in this thesis:
The first chapter in this thesis generally introduces the development of hydraulic elevators based on relevant publications search and market investigation. Then the specialties of the hydraulic products which have used different kinds of flow control technology are described. At last, the project significance, main research contents and the difficulties of this project are provided.
In the second chapter, the working principles of the project are analyzed, including the running process and the control process. Models of some parameters which have effect on the flow computation have been established. The static and dynamic mathematical models and the Simulink models of the integrated control valve and the whole system are derived.
The third chapter gives the results of static and dynamic open loop simulation. In static simulation, the focus is on the static regulation range and dead-zone. The effect of the variable system parameters, such as hydraulic resistances, springs in main valve and pilot valve, spool and load, are discussed. In dynamic simulation research, variable parameters research work is also made.
In the fourth chapter, the close loop simulation results are presented and compared, using both: speed feedback control method and the computational method flow feedback control. Aiming at the performance of the proportional flow valve, experiment results of hydraulic elevator system using speed feedback control are given. At last, experiments results on the simulative load using computational method for flow feedback control are analyzed.
In Chapter five, all the research contents are summarized, and some advises are given for the future of the project research.
To sum up, the thesis showed that painstaking research have been done with the speed control system of hydraulic elevator using computational methods for flow rate feedback. Some valuable results will be helpful to research next step. A good platform for simulation and experiment is grounded.
引文
1杨华勇，骆季皓著．液压电梯．北京：机械工业出版社，1994
2徐兵．采用蓄能器的液压电梯变频节能控制系统研究．杭州：浙江大学博士学位论文，2001年5月
3周仲达，高叠．无机房液压电梯的开发．中国电梯，2002，(4)：25～26
4梁广民．电梯技术发展趋势．中国电梯，2002，(9)：54～55
5日本电梯协会事务局著．黄建华译．日本2000年底升降机台数调查报告．中国电梯，2002，(4)：80～81
6任天笑．中国电梯协会工作报告，中国电梯，2002，(9)：65～67
7 Maxton. Hydraulic Elevator Product Manual
8 Beringer AG. Hydraulic Elevator Product Manual
9 GMv s.P.A. Hydraulic Elevator Product Manual
10 Hydroware Elevation Technology AB. Hydraulic Elevator Product Manual
11 中国电梯杂志编辑部．第五届中国国际电梯展参展产品、技术和交流会报道．中国电梯，2002，(8)：7～37
12 李金伟．新世纪电梯王国的新篇章——第五届中国国际电梯展观感．中国电梯，2002，(10)：7～37
13 United States Patent Patent Number: 5115684
14 H. P. Riedel, H. Haeussler, E. Morlok. Use of Proportional Valves for Hydraulic Elevators. LIFT-REPORT,1982, 8(3):13～20
15 路甬祥，胡大泓著．电液比例控制技术．北京：机械工业出版社，1988
16 王庆丰，韩波，路甬祥．比例节流控制的流量数字压力补偿(特性校正)研究．机床与液压，1995，(4)：187～191
17 顾临怡，王庆丰．采用计算流量反馈的流量控制方法及特性研究．机械工程学报，1999，35(4)：96～98
18 王庆丰．大惯性负载电液进出口节流独立调节系统研究．中国机械工程，1999，10(8)：853～855
19 王庆丰，顾临怡，路甬祥．基于压差传感的电液进、出口节流独立调节原理及控制特性研究．机械工程学报，2001，37(4)：21～24
20 王庆丰，韩波．电液比例速度控制抗干扰的数字压力补偿方法．机械工程学报，1997，33(6)：81～86
21 王庆丰，吴根茂．节流控制的压力补偿特性优化和测压点补偿研究．机床与液压，1994，(4)：210～213
22 王庆丰，顾临怡．电液比例高精度定位的变死区自学习补偿研究．机床与液压，1994，(5)：249～251
23 顾临怡，王庆丰．电液比例位置控制系统的自学习模糊控制．机床与液压，1994，(6)：315～318
24 METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A HYDRAULIC ELEVATOR, Inventors:VELETOVAC,Sead Heugatterstrasse 22, CH-8600 Dübendorf; (CH) [CH/BA]. DEL RE, Luigi Stapferstrasse 33, CH-8006 Zürich;(CH) [CH/IT]. Assignee: WITTUR AG, PCT NO: PCT/CH00/00045, PCT PUB.NO.: WO 00/46138, PCTPUB．Date：31 January 2000(中国专利：00803367.6控制液压电梯的方法和装置)
25 Vavle Control Unit for a Hydraulic Elevator. VELETOVAC, Sead, DEL RE, Luigi, SCHREMPF, Andreas, Assignee:WITTUR AG, PCT NO: PCT/EP01/06273, PCT PUB.NO.: WO 02/02974, PCT PUB. Date: I July 2001
26 日本液压气动协会编．液压气动手册．北京：机械工业出版社，1984
27 祝海林，周旻编著．管道流量非接触测量——方法与技术．北京：气象出版社，1999．1；
28 R．P.本尼迪克特著．周志烈，朱征云，罗果安译．温度、压力、流量测量基础．北京：国防工业出版社，1985
29 R．W.米勒编著．孙延祚译．流量测量工程手册．北京：机械工业出版社，1990
30 盛敬超编．液压流体力学．北京：机械工业出版社，1980
31 金朝铭主编．液压流体力学．北京：国防工业出版社，1994
32 吴根茂，邱敏秀，王庆丰等著．实用电液比例技术．杭州：浙江大学出版社，1993．9
33 林建亚，何存兴著．液压元件．北京：机械工业出版社，1989
34 章宏甲，黄谊主编．液压传动．北京：机械工业出版社，1999
35Screw Pump for Hydraulic Lifts, Pump Size: SU 140-46, SUB 210-46, manufacture material, ALLWEILER AG, Werk Radolfzell, Germany.
36曹秉刚，中野和夫．内流式锥阀液动力的理论探讨．西安交通大学学报，1995，29(7)：1～6
37曹秉刚，中野和夫．内流式锥阀液动力及阀芯锥面压强分布的实验研究．西安交通大学学报，1995，29(7)：7～13
38汤志勇，范鸿滏，曹秉刚，史维祥．关于锥阀动态液动力的探讨．机床与液压，1993，(1)：1～9
39汤志勇，曹秉刚，史维祥．液压控制阀稳态液动力补偿方法的探讨——阀套运动法．机床与液压，1995．(2)：91～95
周新建．球阀流量系数的研究．流体机械，2001，29(5)：44～45
40权龙，林廷圻，史维祥．比例溢流阀复合控制压力流量原理及实现．机械工程学报，1995，31(1)：23～28
41权龙，林廷圻，史维祥．电液比例流量控制新原理理论及实现 农业机械学报，1995，26(2)：83～87
42权龙，林廷圻，史维祥．电液比例控制系统负载敏感新方法．工程机械，1993，24(5)：21～24
43权龙，陆世鑫，林廷圻，史维祥．位移电反馈比例节流阀控制流量原理及实现．液压与气动，1994，(3)：9～11
44权龙，林廷圻，史维祥．先导型电闭环比例节流阀的研究．机床与液压，1993，(3)：159～164
45权龙．新型比例溢流阀动特性的研究．太原工业大学学报，1990，21(2)：83～89
46权龙，林廷圻，史维祥．压差变化位移力反馈校正比例训速阀研究．机床与液压，1994，(4)：205～209
47权龙，周文，陆世鑫．用比例溢流阀控制系统的流量．太原工业大学学报，1994，25(2)：36～40
48权龙，周文，林廷圻，史维祥．用压差检测动态流量的原理及应用．电了测量与仪器学报，1994，8(3)：17～22
49季秀，葛思华，史维祥．应用状态反馈改善也液比例阀的动态性能．机床与液压1989，(4)：17～22
50唐露新，卢伟坚．电液比例阀控制系统分析及应用研究．机械开发，1996，(4)：6～9
51荣拥军，范崇托．电液比例阀在液压电梯速度控制系统中的应用．液压气动与密封，1996，(3)：31～34
52罗安．电液比例系统的控制策略．中南工业大学学报，1995，26(1)：114～118
53李俊明，殷涌光．电液比例系统的模糊控制．农业机械学报，1997，28(3)：90～94
54容一鸣．电液控制系统最优控制器设计与系统动态仿真．武汉汽车工业大学学报，1999，21(3)：26～30
55孔祥东，刘劲军．电液控制系统中管道动态特性的仿真及软件实现．东北重型机械学院学报，1997，21(1)：4～7
56盛万兴，王孙安，林廷圻 电液速度控制系统的智能模糊控制．机床与液压，1994，(4)：201～205
57罗安．电液系统抗负载干扰控制策略的研究．机床与液压，1995，(3)：161～164
58唐露新，王桂棠．高性能电液比例阀电脑控制器的研制．广东机械学院学报，1995，13(3)：33～38
59宋德玉，魏建华．新型电液比例精密流量阀的结构及特性．河北煤炭建筑工程学院学报，1994，11(4)：7～12
60杨余庆，李金全．液压电梯电液比例模拟控制系统试验研究．机电工程，1997，14(3)：37～39
61郭瑜．一种新型的电液比例流量控制阀．液压与气动，1996，(4)：15～15
62王小梅，刘琪．流量测量温度补偿的动态误差．河北省科学院学报，1995，12(3)：138～141
63许浩彬．流量测量温压补偿装置．工业仪表与自动化装置，1990，(1)：60～60，29
64岳继光，吴盛林．液压系统中瞬态流量测试的研究．哈尔滨理工大学学报，1998，3(6)：52～55
65黎启柏，银兵．智能化差压式双向流量计的研究．液压与气动，1997，(1)：19～20
66陈刚，马银亮，傅周东，路甬祥．动态流量计及其应用．计量学报，V1997(4)：245～251
67陈刚，傅周东，吴根茂，路甬祥．动态流量计及其智能优化．中国机械工程1994，5(3)：34～37
68马鹏飞，王彩琴．数字式液压流量阀的特性仿真．机械科学与技术(西安)，1998，17(2)：229～232
69傅周东．液压系统泄漏故障诊断技术研究．杭州：浙江大学博士学位论文，1997年6月
70顾临怡．大惯性负载进、出口独立调节数字控制及多执行器复合控制研究．杭州：浙江大学博士学位论
文，1998年9月
71林建杰．基于软件计算的流量反馈液压电梯速度控制系统研究．杭州：浙江大学博士生开题报告，2002年7月
72徐兵．采用蓄能器的液压电梯变频节能控制系统研究．杭州：浙江大学博士学位论文，2001年5月
73周晨．变频调速液压电梯速度控制系统的研究．杭州：浙江大学硕士学位论文，2001年3月
74孙威．变频调速液压电梯下降速度控制系统的研究．杭州：浙江大学硕士学位论文，2000年3月
75冉隆林．新型液压电梯速度控制系统及其节能研究．杭州：浙江大学博士学位论文，1998年12月
76廖柯．轿厢速度反馈液压电梯电液比例控制系统的研究．杭州：浙江大学硕士学位论文，1997年3月
77郑建国．液压电梯新型比例流量集成控制阀的研究．杭州：浙江大学硕士学位论文，1997年3月
78李晓波．采用新型电液比例集成阀的液压电梯速度控制系统的研究．杭州：浙江大学硕士学位论文，2002年3月
79陈娟．液压电梯计算流量反馈控制系统的研究．杭州：浙江大学硕士研究生文件，2001年12月
80杨华勇，徐兵．再论液压电梯在中国的发展前景．中国电梯，1999，10(4)：31～34
81朱昌明．电梯市场和技术发展趋势．中国电梯，2000，11(1)：9～11
82杨华勇，徐兵．液压电梯的液压控制系统技术基础．中国电梯，1997(10)：12～18
83杨华勇，徐兵．液压电梯典型液压控制回路．中国电梯，1997，(11)：4～9
84杨华勇，徐兵．电梯液压系统控制方法和策略．中国电梯，1999，10(3)：41～45
85Sedra．,D(著)，徐兵(译)．电子控制阀和变频技术在液压梯中的应用．中国电梯，2000，11(7)：14～18
86杨华勇，骆季皓．电液比例技术在液压电梯中的应用．液压与气动，1992，(3)：3～4
87张健民，杨华勇．变频调速技术在液压电梯速度控制中的应用．液压与气动，1997，(5)：9～10
88张健民，杨华勇．能量回馈式VVVF液压电梯速度控制系统研究．机械工程学报，2000，36(7)：61～65
89赵国军，杨华勇．液压电梯软起动控制技术的研究．微计算机信息，1996，12(4)：22～24
90杨华勇，张健民．液压电梯起动平稳性及其非线性补偿控制的研究．机床与液压，1997，(5)：14～15
91沙道航，杨华勇．电液系统神经网络自适应控制的研究．系统工程理论与实践，1999，19(7)：17～25
92沙道航，杨华勇．液压电梯鲁棒最优控制的研究．机电工程，1997，14(6)：155～156
93沙道航，杨华勇．液压系统油温鲁棒变结构控制．机床与液压，1998，(1)：9～10
94计时鸣，杨华勇．用于液压电梯调速的电液流量控制系统．电子与自动化，1994，23(3)：23～26
95杨华勇，张健民．智能控制理论和液压电梯．中国电梯，1998，(4)：5～8
96黎启柏主编，刘树道，成国真，吴百海副主编．液压元件手册．北京：冶金工业出版社，机械工业出版社，2000
97董景新，赵长德编著．控制过程基础．北京：清华大学出版社，1992
98施阳，李俊等编著．MATLAB语言工具箱——TOOLBOX实用指南．两安：西北工业大学出版社，1998
99程为国，冯峰，王雪梅，刘艺编．MATLAB5.3精要·编程及高级应用．北京：机械工业出版社，2000
100陈桂明，张明照，戚红雨，张宝俊编著．应用MATLAB建模与仿真．北京：科学出版社，2001
101周连山，庄显义编著．液压系统的计算机仿真．北京：国防工业出版社，1986
102张永杲编著．液体动力系统的计算机控制．北京：机械工业出版社，1992
103张培强主编．MATLAB语言——演算纸式的科学工程计算语言．合肥：中国科学技术大学出版礼，1995
104 Daniel Sedrak. Hydraulic Elevators- A Look at the Past, Present and future
105 T.Ohbayashi, T.Sawada, M.Hamaguchi, H.Miyamura. Study on the performance prediction of screw vacuum pump. Applied Surface Science, January 2001, 169-170 (15):768～771
106 Jun-Koo Kang, Seung-Ki Sul. Application of Nonlinear Observers for Elevator Vibration Control. IEEE Industry Application Society, Annual Meeting, New Orleans, Louisiana, October 5-9, 1997:873～879