基于2D技术的电磁换向阀设计与实验研究

该文介绍了一种利用2D技术的新型电磁换向阀,该阀采用旋转电磁铁,通过传动机构使阀芯转动,同时阀芯上的高低压孔与阀体上的螺旋槽相配合构成伺服螺旋机构从而实现其双自由度运动,该阀结构简单,原理先进,产品体积小、重量轻,特别适合于对阀类体积、重量有严格要求的航空航天领域使用。     

双作用伺服螺旋阀性能分析研究

传统2D数字伺服阀是一种采用单伺服螺旋机构将阀芯的旋转运动转换为阀芯轴向运动的阀。在采用2D数字阀作为先导阀的过程中,其在大行程下响应速度与现有国际先进水平还存有一定距离。为了提高2D数字阀在大行程的情况下的响应速度,引入双作用螺旋来实现功率放大。双作用螺旋伺服阀在2D阀的基础上于阀芯右侧台肩处增开一作用螺旋槽,使得左右敏感腔在压力差动变化,提高阀芯加速度,进而提高了响应速度。在建立数学模型之后,在MATLAB中对其性能进行了仿真。通过仿真,在21MPa的压力下,3mm的阶跃输出能够在2ms下实现。     

新型高性能直接驱动电液伺服阀

研制了一种全新结构的直接驱动电液伺服阀。该阀在结构上采用转动阀芯取代滑动阀芯,变滑阀结构为转阀,有效的减少了阀的液动力,极大地提高了阀的抗污染性能;在驱动控制上采用直流力矩电机直接驱动阀芯,将对阀的控制转变为对电机的控制,易于实现阀的数字控制。实验结果表明该阀的主要动、静特性指标均已超过国内外相同规格不同驱动控制类型的各种电液伺服阀,尤其是具有现有阀无法比拟的抗污染能力。     

2D伺服螺旋阀芯大行程位置控制的分析研究

2D伺服螺旋数字阀作为先导控制大流量高频响的换向阀,结构上利用2D阀的阀芯的双自由度运动,阀芯由步进电机驱动旋转,通过高低压孔的开口通断来改变敏感腔的压力,从而推动阀芯轴向运动。大流量高频换向阀的小阀芯与2D阀的阀芯由球头刚性连接,获得所需的大行程,驱动主阀芯运动。基于MATLAB建立2D阀的数学模型,该模型的仿真结果能较为准确地描述2D阀的动静态特征。     

一种微小型电磁驱动流体控制阀的研究

介绍了一种微小型电磁驱动常闭微流体控制阀的设计和制作方法,该阀采用MEMS工艺与精密加工相结合的方法制作微型阀的核心部件--电磁致动器和阀芯,实现了微小流量控制和结构小型化,并通过实验对微型阀进行了特性测量.该阀具有工作电压小(2～3V)、功耗低、结构尺寸小(体积为3.0cm3)、流量小(0.3MPa时体积流量小于0.23mL/s)等特点.     

具有三级结构的新型双阀芯多路阀的分析与应用

针对现有负载口独立控制双阀芯多路阀结构复杂，控制难度大的问题，结合负载敏感压力补偿技术，提出了一种具有三级结构的新型双阀芯多路阀，该阀结构简单紧凑，控制方便可靠，应用场景灵活多变。结合新型双阀芯多路阀在起重机卷扬动作控制上的应用，基于AMESim软件对其进行了仿真分析。仿真结果表明新型双阀芯多路阀具有较好的电流-流量特性、负载敏感特性，同时，与传统负载敏感系统相比，该双阀芯多路阀负载敏感系统节能效果优势明显。     

阀芯限位电液数字阀控系统及位置精度控制研究

为了提高液压机用数字阀增量控制精度,提出了一种阀芯限位电液数字阀控系统.把电机旋转角转换成阀芯位移,根据脉冲信号频率与个数确定阀芯速度与位置,达到调控油液流量与方向的效果.对电液数字阀控系统的位置精度控制构建了仿真模型,之后利用该模型进行了控制过程的动态性能测试.仿真结果表明:电液数字阀导程依次为2 mm、4 mm与6...     

基于数字补偿器的比例调速阀特性仿真

现有的比例调速阀通过数字流量补偿方案对流量进行控制,已具有良好的等流量特性。但出现负载扰动时,存在阀芯响应速度慢,流量超调大的问题。结合广义预测控制理论和压差前馈控制理论,设计了一种新型数字补偿器,实现对比例调速阀输出流量的精确控制。首先针对负载扰动引起调速阀性能下降的问题设计了压差前馈控制器,通过对扰动量的补偿减小阀芯冲击;然后依据广义预测控制原理设计流量跟踪控制器,实现阀芯快速的动态响应。利用AMESim与MATLAB/Simulink搭建联合仿真模型,对该阀动静态特性进行分析。仿真结果表明:在负载阶跃时,该阀响应速度快,流量超调小,抗负载干扰能力强,具有较高的静动态特性。     

1000 L/min 2D伺服阀实验研究

2D伺服阀采用伺服螺旋机构实现阀芯的角位移转换为阀芯的轴向位移。采用2D阀的结构方案实现了1000 L/min大流量阀的设计。采用步进电机作为电 机械转换器,并采用位置和电流闭环来驱动阀芯转动。为了实现步进电机输出角位移连续可控采用了步进电机连续跟踪算法的控制方法并在步进控制中引入脉宽调制控制技术,并以此为基础搭建了试验平台,设计了以TMS320F2812作为CPU的2D伺服阀控制器。在分析该阀的结构和工作原理基础上,对该阀频率响应进行实验研究。实验表明：该阀具有良好的动态特性,在幅值为25%阀满开口的正弦信号输入下,相位滞后90°对应的频宽约为50 Hz 。     

基于单片机的混凝土压力试验机用数控阀设计

提出一种混凝土压力试验机专用的数控液压阀,利用阀芯的线性运动设计阀结构,控制器以单片机为核心,压力反馈信号与设定值进行差值运算后得出控制信号,采用步进电机作为阀芯驱动元件,实现了直接数字控制.该阀具有较高的的控制精度和响应频率,成本低,可靠性和灵活性好.     

数字阀的分级控制及非线性

作为数字阀电—机械转换器的步进电动机,在连续跟踪控制下由于驱动其转子旋转的电流为正弦波电流,因此阀的输入—输出特性表现出某种重复特征,该重复特征称为数字阀的分级控制特性。由于步进电动机的磁路存在磁饱和与磁滞,因此在数字阀输入—输出关系上表现为波动和滞环等非线性。为了分析数字阀的非线性,采用正弦波曲线模拟磁路的饱和与磁滞非线性;建立数字阀输入—输出特性的支配方程构建数字阀输入—输出理论模型;设计试验装置实际测量数字阀分级控制的非线性指标,并验证理论结果的正确性。理论及试验结果表明数字阀的非线性度、滞环及分辨率等指标与分级控制的级数成反比。据此,增大数字阀的分级数是减小其非线性、提高控制精度的有效途径。     

转板式气动数字压力阀设计与仿真研究

随着数字化控制技术的快速发展,直接数字化控制是目前研究较多的一种针对数字/伺服阀控压力系统的控制方法。针对之前"气动阀多采用阀芯阀套结构、模拟量控制,对控制器要求高"的问题,提出了一种转板式气动数字压力阀结构。该气动数字阀采用步进电机加一块特殊形状的转板来实现对气动阀输出气压的控制,采用计算机直接控制方式,建立了气动数字压力阀的数学模型,并对其进行了仿真实验。实验研究结果表明,该数字阀气压输出、输入线性度高,利于开环控制。     

基于并联开关阀技术的新型数字液压阀特性仿真

基于并联开关阀技术，设计了一种新型数字式液压阀。该数字阀由一系列二位开关阀并联而成，能够采用多种编码方法，包括二进制编码、脉冲数编码、斐波那契数列编码、广义二进制编码以及混合编码等；分析了该数字阀的量化输出和步长不确定等稳态特性和瞬态不确定性。基于AMESim和MATLAB，对一个四位数字阀进行了静态特性及动态特性联合仿真研究。仿真结果表明，通过减小数字阀的流量步长并增加位数，能够有效抑制静态特性曲线的阶梯变化特性；通过提高开关阀频率，可以改善其动态特性。     

基于PCM数字阀和针形阀的流量调节装置设计

随着风洞高压供气试验对流量调节的指标不断提高,模拟调节阀已无法完全满足试验需求,同时针对目前数字阀存在的不足,设计了一种基于PCM数字阀和针形阀相结合的流量调节装置。该装置先通过PCM数字阀提供基准流量,针形阀再进行微调,从而实现流量调节。介绍了PCM数字阀喷嘴结构的设计、喉道面积的分配和电磁阀的参数计算,以及针形阀流量特性的分析、阀体结构和电动作动筒的设计,提出了流量控制流程和基于非线性自整定的PID调节控制策略。结果表明:该装置的流量调节范围达到了0.1~8.1 kg/s,绝对控制精度优于±3 g/s,相对控制精度优于±0.04% FS,同时具有调节时间短、超调量小、鲁棒性好等特点,可为风洞高压供气试验提供有力支撑。     

一种数字伺服阀驱动机构的性能研究

数字伺服阀是未来伺服阀发展的一个重要方向,其大多采用驱动机构直接驱动阀芯工作的方式,因此性能优良的驱动机构能很大程度上提升整阀的性能。给出了一种基于永磁同步电机和丝杠的新型数字伺服阀驱动机构,并对其进行了深入的理论、仿真分析和相应的模拟带载试验,其性能可满足大流量数字伺服阀的性能需求。     

高速电磁开关阀电、磁、机、液解耦的一种新算法

本文描述了高速电磁开关阀中电、磁、机、液耦合问题解耦的一种新算法。用有限元方法分析了耦合问题中的瞬态非线性场，并考虑到了磁饱和、涡流和衔铁的运动；非线性电子控制回路用与磁子系统相耦合的等效电路方程来重新表示，并用迭代方法进行并行计算。并进行了仿真与实验对比，预测的高速电磁开关阀的性能与实验结果相吻合。     

超磁致伸缩材料致动器用于开关式数字阀驱动的研究

开关式数字阀是一种新型的液压控制元件，其突出优点就是便于与计算机接口，可降低硬件成本。但长期以来开关式数字阀发展受到驱动器频响上限的制约，新发展的超磁致伸缩材料致动器具有较好的高频响特性。介绍并讨论超磁致伸缩材料致动器用于数字阀的相关问题。     

车辆换档用2D数字缓冲阀的研究

传统的车辆换档液压缓冲阀主要依靠节流小孔以及弹簧的相互作用来控制离合器内油液的压力,使其在一段时间内缓慢的上升,但其调节灵活度低,适应性较差,为此首次提出采用2D数字技术应用于车辆换档缓冲领域,设计2D数字缓冲阀,利用2D数字先导阀芯产生的推力推动主阀芯运动,进而控制缓冲阀出口的油液压力。介绍2D数字缓冲阀的结构和工作原理,并建立2D数字缓冲阀的数学模型,利用Matlab和AMESim对其模型进行联合求解,最后进行仿真分析和试验研究。研究结果表明：2D数字缓冲阀的线性度为9.25%,滞环为0.106;2D数字缓冲阀输出油压实现了换档过程中离合器内油压的变化要求,其缓冲特性的控制精度达到10.52%;缓冲阀的仿真和试验结果趋势是一致的,验证了联合仿真模型的正确性。     

数字阀控制器的研究

采用了步进电动机输出连续角位移控制的方法,研究并设计了数字阀控制器,提高了数字阀的控制精度,并保证了数字阀的响应速度。     

机电液集成控制的数字液压缸研究

提出一种新型数字液压缸系统,它将油缸、控制阀组和反馈机构集于一体,以高速开关阀作为逻辑锥阀的先导阀,由滚珠丝杠组和编码器构成的反馈机构实时反馈活塞的位移和速度,通过控制器产生PWM信号控制高速开关阀的输出,对锥阀输出流量比例调节,从而实现液压缸活塞位移和速度的数字控制.