一种新型双喷嘴挡板阀控制系统设计

构建了一种具有较高性价比的压电晶片型喷嘴挡板式二级电液伺服阀，以压电晶片弯曲元件取代传统的力矩马达作为前置级驱动器，降低系统成本并拓宽其应用领域。针对其控制问题提出一种双向分段变速积分PID控制方法，有效地满足了实际系统对阀芯位置控制的各项要求。实验结果证明了该控制方法的有效性。     

压电驱动式双喷嘴挡板电液伺服阀

设计了一种利用压电双晶片驱动器代替传统双喷嘴电液伺服阀力矩马达驱动部分的新型电液伺服阀,以期改善现有该型阀的动、静态特性。通过试验得出,设计的压电双晶片驱动器输出位移为82.5 μm,全量程位移波动小于0.7 μm,谐振频率1.2 kHz,完全满足双喷嘴电液伺服阀对驱动器的要求。试验表明:基于此驱动器的电液伺服阀在频率低于100 Hz的范围内具有良好的线性度,克服了传统双喷嘴电液伺服阀在频宽和抗电磁干扰能力等方面的不足。     

压电型喷嘴挡板阀及其控制方法研究

提出了一种新型压电晶片型喷嘴挡板式电液伺服阀,并对其控制方法进行了研究。采用成本较低的双压电晶片弯曲元件设计了双喷嘴挡板放大器,用其取代原有传统的力矩马达作为双喷嘴电液伺服阀的前置级驱动器。介绍了新型压电晶片型喷嘴挡板式电液伺服阀的工作原理。最后,针对压电元件存在的迟滞、蠕变非线性及系统中存在的时变性因素等问题,采用了具有自学习、自适应和自组织能力的单神经元自适应PSD智能控制算法对系统进行控制。实验结果表明,采用PID控制算法时系统阶跃响应的超调量和稳态时间分别为27.9%和0.13 s,而采用提出的控制算法时系统阶跃响应的超调量和稳态时间只有2.4%和0.07 s,验证了该方法的有效性。新型压电晶片型喷嘴挡板式电液伺服阀结构简单、成本低、精度高,可以满足精密控制系统的要求。     

电液伺服技术的最新成果：压电元件驱动的超高速电液伺服阀

工程应用中常需用超高速电液伺服阀。目前的高速电液伺服阀频宽一般为400Hz左右,远远不能满足需要。如何进一步提高电液伺服阀的频宽是液压技术发展中的一个难题。介绍了日本东京工业大学研制的用压电元件驱动的超高速电液伺服阀,该电液伺服阀频宽高达5kHz,使电液伺服技术的频宽跃上了一个新的台阶,国际液压界为之瞩目。     

新型直动式压电伺服阀

提出一种新型压电驱动单级电液伺服阀,其特点是可以提供比传统电磁式电液伺服阀更高的频宽与分辨率,而且结构紧凑、抗污染能力强。该阀采用大行程的压电叠堆(积层式压电驱动器)作为驱动元件直接驱动滑阀,通过基于弹性变形原理的弹性板机构,结合电阻应变式微位移传感器,实现机构及检测一体化。应用有限元法对弹性板机构进行分析优化,试制了直动式压电伺服阀样机并对样机进行了试验研究,得出该阀的频宽约为1 kHz。新型伺服阀可以应用于振动试验台、疲劳试验台及需要快速反应的流体控制系统中,提高系统的响应特性。     

非对称伺服阀在阀控缸电液伺服系统中的应用

电液伺服系统广泛应用于机械设备中，伺服阀是电液伺服系统中的关键元件，非对称伺服阀的出现为阀控非对称伺服油缸电液伺服系统的设计提供了新的选择。采用孔口流量方程和流量连续方程分析了伺服阀非对称结构和对称结构分别控制非对称伺服油缸时伺服油缸两腔的压降情况，得到了2种设计结构非对称伺服油缸两腔的压降指标。结果表明，在合理选择伺服阀阀芯结构和伺服油缸结构匹配时，可以有效减少伺服油缸两腔的压降，减少功率损失。对三轮旋压机横向进给电液伺服系统进行分析，优化了系统压力和电机功率，通过压力传感器检测非对称伺服油缸两腔的压力验证了理论分析的准确性，为电液伺服系统伺服阀阀芯结构和伺服油缸结构的合理匹配设计提供了理论支持。     

电液伺服阀用新型驱动器特性研究

研究了电液伺服阀用压电型电-机械转换器的驱动特性，分析计算了其输出力和输出位移。对驱动阀芯所需的驱动力进行了计算，在此基础上选择了转换器的驱动元件及放大环节的相关参数。对转换器的输出力特性及输出位移特性进行了测试，建立了二者之间的关系曲线。     

直动式压电气动伺服阀阀芯运动系统建模分析

本文主要研究气动控制领域的直动式压电气动伺服阀.阀芯运动机构是该阀设计的核心部分,主要由作为动力源的积层式压电驱动器、柔性铰链微位移放大机构、阀芯、弹性回复机构以及相应的连接件组成.设计基于柔性铰链微位移放大机构的阀芯运动机构,结合有限单元法对阀芯运动机构进行静力学与动力学的仿真分析,验证理论分析,为直动式压电气动伺服阀总体设计以及控制策略的选择提供理论依据.     

2D电液压力伺服阀的实验研究

为了满足飞行器的舵机控制和刹车控制等领域的需要,特推出2D电液压力伺服阀。目前,压力伺服阀种类很少,而且多采用压力传感器作为输出进行闭环,这类伺服阀受环境温度变化影响,温漂较大。2D电液压力伺服阀采用两级结构。以LVDT传感器检测先导级阀芯位移作为反馈量,对先导级阀芯进行闭环控制,可以有效避免压力传感器温漂大的问题。实验结果表明,滞环大小为2.82%,线性度大小为3.4%,经试验研究,2D电液压力伺服阀的频宽可以达到70Hz。     

三维离心环境下的电液伺服阀特性分析

分析离心环境角速度矢与主阀芯轴向同面垂直、异面垂直及平行等三种典型空间姿态下的电液伺服阀基本特性。根据转动式牵连运动动力学理论,得到衔铁挡板组件、主阀芯的动力学特性以及三维离心环境下的电液伺服阀数学模型,分析离心环境对电液伺服阀衔铁、挡板以及主阀芯三处特征位移的影响。得到电液伺服阀耐加速度性能的布局措施,当主阀芯轴向与离心角速度矢平行布局时伺服阀耐加速度能力最强;当主阀芯轴向与离心角速度矢异面垂直布局时伺服阀耐加速度能力次之;当主阀芯轴向与离心角速度矢同面垂直布局时伺服阀耐加速度能力最差。采用某型电液伺服阀进行验证,根据控制电流为零时的空载流量求得主阀芯偏移量,得到其与离心加速度的数学关系。试验结果和理论结果相吻合。