先导式电液比例阀非线性位置自适应补偿控制

为了提高先导式电液比例阀的位置控制性能,解决大批量先导式电液比例阀生产带来的不一致性问题,首先,建立了比例阀的非线性数学模型,针对比例阀死区不一致且难检测的问题,提出死区在线检测方法,采集主阀开始运动时的先导阀电磁铁电流值来表征死区大小,将当前死区值通过上位机在线读出并进行补偿;然后,针对普通PID固定增益带来的控制效率和精度低下的缺点,设计了基于死区在线检测的模糊PID自适应位置控制器,实时动态调整控制器各项参数;最后,基于MATLAB软件和先导式电液比例阀测试平台,验证所提出的控制方法的有效性。研究结果为先导式电液比例阀的批量化生产奠定了理论基础。     

脉宽调制先导级高速开关阀特性研究

在大型工程机械和农用车辆上,广泛采用电液比例阀作为工作装置控制元件。PWM先导级高速开关阀在100 Hz时良好的开关性能是决定电液比例阀性能的重要因素。该研究建立了高速开关阀的数学模型,并应用基于Simulation X系统的PWM高速开关先导阀的仿真模型,对高速开关阀阀芯位移响应特性进行研究,分析了弹簧刚度、工作气隙、衔铁质量、线圈电流等参数对阀芯位移响应的影响以及高速开关阀的流量特性,给出流量控制时PWM占空比的修正公式。     

一种新型电液比例阀的模糊控制研究

在介绍了国外一种基于双阀芯控制的新型电液比例阀的结构和工作原理的基础上,建立了该阀的数学模型,并指出了该阀在先导阀-主阀环节的传递函数与经典阀控对称液压缸的传递函数的不同。应用Matlab/Simulink设计了Fuzzy-PID双模模糊控制器,并对系统进行了仿真研究。仿真结果表明采用Fuzzy-PID双模模糊控制策略控制主阀芯是行之有效的。     

一种新型电液比例阀动态特性分析

介绍并分析一种新型电液比例阀结构和原理。对这种新型电液比例阀各部分系统进行了基于SimHydraulics的物理建模。利用SimHydraulics软件对新型电液比例阀进行了动态特性分析。分析了这种新型电液比例阀的阀芯质量、作用面积、主阀弹簧刚度对阀动态特性的影响。     

基于先导高速开关阀控比例阀的仿真研究

随着电液比例控制技术的不断发展,比例阀的结构形式也不断多样化。目前,出现了一种采用先导高速开关阀驱动主阀芯结构的比例阀。通过对某型号该种结构的比例阀进行了建模与仿真研究,得出高速开关阀的启闭频率与比例阀响应之间的关系。     

基于CFD的电液比例阀液动力分析

对电液比例阀的流场特性进行CFD计算,研究电液比例阀阀腔内部轮廓的变化对电液比例阀流场特征参数的影响.电液比例阀3种腔室结构的对比分析表明,作用于电液比例阀阀芯上的液动力能够通过优化其阀芯和阀套的结构而得到减小.     

新型高性能动圈式电液比例阀及其性能

动铁式比例电磁铁作为电液比例阀的电机械转换器,其电磁力本身对铁心位移是非恒定的,其恒定化是研究人员研究的重点之一,并因为铁心的存在导致其线圈电感很大,不利于提高电路的响应速度。为研制高性能电液比例阀/电液伺服比例阀,在前期完成了研究动圈式比例电磁铁及其相关理论的基础上,研制出高性能动圈式比例电磁铁样机,提出了利用动圈式比例电磁铁组成电液比例阀的结构方案,分析具有所提结构的电液比例阀的主要性能,提出了相应的动静态性能试验研究方案,并对这种结构方案进行试验研究。研究结果表明,利用所研制的动圈式比例电磁铁组成比例阀的方案具有动静态性能高的优点,所研制的比例电磁铁静态具有非常好的恒力特性,开环情况下被控阀芯位移对100%输入信号的阶跃响应时间不超过15 ms。研究结果对研制高性能电液伺服比例阀具有积极意义。     

空载流量特性死区的颤振补偿

为对电液伺服阀死区非线性进行补偿,提出在阀芯位移信号上叠加一高频颤振信号从而减小甚至消除其死区的颤振补偿技术。阐述电液伺服阀死区颤振补偿原理。根据颤振补偿原理求解颤振补偿后的空载流量特性表达式,并对补偿后的空载流量特性的死区进行仿真分析,理论分析表明,随着颤振幅值的增加,死区变小,当颤振幅值的大于死区量时,死区完全消除。对补偿后的空载流量特性的线性度进行理论分析,分析表明,随着颤振幅值的增加,空载流量特性的线性度也提高了。搭建专门的试验平台对所设计的样阀进行试验研究,结果表明,采用颤振补偿技术,当颤振幅值为50%、100%、480%死区量时空载流量特性死区由3.8%分别降为2%、0.4%、0,并且空载流量特性的线性度也得到改善,由4.38%分别提高到4.25%、4.09%、3.56%,试验结果和理论分析是吻合的。为进一步提高空载流量特性的线性度,提出流量特性的线性规划,试验表明,规划后流量特性的线性度得到了明显的改善,并且流量线性规划不受系统压力的影响。     

先导流量压差变化-位移校正电液比例阀特性

比例流量阀可根据设定信号连续比例控制执行器的速度或者转速,是重要的电液控制元件,广泛应用于各类电液系统。传统电液比例流量阀为消除负载压力变化对流量的影响,需要采用压差补偿器或流量传感器,增加了阀结构的复杂性和体积,并引起附加的节流损失。针对这些问题,根据Valvistor阀的流量放大特性,提出基于先导流量压差变化-位移校正、主阀流量放大的新型电液比例流量控制原理,该方法根据压力传感器检测的先导阀口压差实时校正先导阀芯位移,并通过主阀线性放大先导阀流量。研究中,建立新型比例流量阀的数学模型,推导得出基于补偿原理的控制策略;进一步建立阀的仿真模型,对比分析补偿前后比例流量阀的静动态特性;设计制造试验样机,通过试验验证了所提原理的可行性。测试结果表明,采用该原理可消除主阀口压差变化对输出流量的影响,动态响应快,特别适用于大流量的电液流量控制。     

先导式减压阀结构参数对其静动态特性影响分析

减压阀的静态和动态特性对于整个回路系统的工作状态有明显影响,在减压阀设计中,应掌握其结构参数对静动态特性的影响.通过对先导式减压阀的建模仿真和结果分析可知,主阀阀芯阻尼孔径、平衡弹簧预紧力、主阀阀芯直径和导阀调节弹簧劲度系数等结构参数对其静态特性有明显影响作用,而影响其动态特性的结构参数主要有主阀阀芯摩擦阻尼系数、主阀阀芯质量、主阀阀芯上腔容积、主阀阀芯直径,此外,导阀结构参数对其动态特性影响较小.通过以上影响因素分析.可为理解减压阀的工作原理和工程设计提供指导.     

扩轧管电液伺服系统非线性建模与控制

为了研究阀控缸机构的非线性对电液伺服系统控制性能的影响,以钢管生产过程中的扩轧管电液伺服系统为背景,首先通过分析非对称比例(伺服)阀的电信号输入到阀芯位移和阀芯位移到非对称液压缸活塞位移输出过程的非线性特性,建立非对称阀控非对称缸机构的非线性数学模型以描绘实际系统;其次根据实际系统模型的级联性特点,提出了一种融合定量反馈控制理论和扰动估计理论的非线性控制策略,实现了对负载运动和负载压力非线性的分级控制;最后以常规PID控制为基础,对提出控制策略的有效性进行相应的仿真和实际控制对比.结果表明,该控制策略具有更好的系统稳态和动态响应性能,可应用于解决工程实际问题.     

基于力平衡原理的比例阀主阀流量特性研究

首先推导主阀芯液动力计算公式,然后通过主阀芯的力平衡方程,建立了主阀流量比例条件的数学模型,选定阀芯和阀体的主要参数,进行了比例阀主阀设计;再用AMESim仿真软件对所设计的比例阀主阀进行了仿真;验证阀芯位移与阀口流量、主阀芯两端压力差的比例关系达到了设计要求.     

基于Matlab/Simulink的电液比例阀动态性能分析与仿真

在简述电液比例节流阀基本原理的基础上,分析了库仑摩擦力对主阀阀芯的干扰作用,通过叠加颤振信号的方法消除了库仑摩擦力对主阀阀芯的影响;建立了主阀阀芯在稳态、暂态以及叠加颤振信号三种不同状态的数学模型以及三者之间的相互关系,并进行了受力分析;给出了需要根据输入信号大小不断调整颤振信号幅值及频率的原因;根据建立的比例节流阀的动态信号特性框图,进行了阶跃响应和正弦波响应的时域分析及Matlab/Simulink仿真。Simulink仿真显示,主阀阀芯叠加颤振信号有利于消除库仑摩擦力引起的滞环、流量死区及动态特性的不稳定因素,能够提高主阀阀芯的稳态特性和动态特性。     

结构参数对新型先导溢流阀性能影响

通过分析普通先导溢流阀的不足,在装载机工况下,设计了新型溢流阀,建立数学模型分析溢流阀的动静态特性,运用AMESim软件对所设计的溢流阀与普通先导阀进行对比仿真,仿真结果表明,改进后的溢流阀其性能较普通先导溢流阀有明显的提高:超调量小、响应速度快等。在不同结构参数下,进行AMESim仿真,分析结构参数对新阀的影响,结果表明阻尼孔直径等参数影响溢流阀的平稳性等性能。利用FLUENT对阀进行流场仿真,改进主阀流道,减小气蚀、液压冲击等现象,在不同结构参数下,分析结构参数对溢流阀流态的影响,结果表明,主阀芯结构参数影响溢流阀内部涡流大小等性能。研究为新阀的优化提供理论指导,并且对同类型产品的相关研究有一定的参考价值。     

二维电液比例换向阀动态特性及稳定性分析

二维电液比例换向阀兼具直动式和导控式比例阀的功能:正常工作压力下,比例电磁铁输出的推力通过压扭联轴器使阀芯转动,阀敏感腔的压力差动变化,驱动阀芯轴向移动,与此同时阀芯反向转动,敏感腔的压力又逐渐恢复为原来的值,阀芯到达一个新的平衡位置,实现对阀芯位移的液压先导比例控制;当工作压力为零时,则由比例电磁铁直接驱动阀芯。在正常的工作过程中,压扭联轴器不仅可以实现直线-旋转运动转换,还可将比例电磁铁的驱动力放大,使其能有效、可靠地驱动阀芯转动,从而提高其比例控制性能和工作可靠性。通过2D阀的建模、动态仿真及稳定研究,弄清2D阀的关键结构和工作参数对动态特性的影响,并建立2D阀的稳定条件,为其结构设计和优化提供理论依据。对2D阀试验研究,测得直动与导控两种工作状态下主要性能曲线与指标,试验表明2D电液比例换向阀不仅可以实现直动和导控的功能,而且通过先导控制可以有效克服液动力和摩擦力的不利影响,同时也证明了2D阀具有较快的响应速度和很好的稳定性。     

2D阀控大流量高速开关阀的研究

为控制高速液压缸设计了大流量高速开关阀,开关阀采用二级结构,先导阀为2D高频伺服阀,主阀为大通径滑阀。主阀采用并联双节流边的结构,减小主阀芯行程,减小所需导控流量,减小阀芯尺寸及质量,提高主阀动态响应特性。主阀采用负开口设计,设置死区,确保主阀完全导通过程的快速性。对主阀芯进行了动力学分析,并在MATLAB上建立了阀芯开启时的运动模型,进行了仿真研究。     

基于先导压力补偿的插装式比例流量阀控制特性研究

采用比例阀作为先导级的Valvistor阀,具有结构简单、成本低、通流能力大、压力损失小等优点,主阀流量是先导阀流量的线性放大,在工业领域中应用广泛。为了提高Valvistor阀的控制精度和可靠性,提出在Valvistor阀内部机械反馈通道的基础上叠加一个压力补偿阀,控制先导阀流量,进而控制主阀流量,并利用Simulation X对阀控制特性进行研究。结果表明,新设计的阀控制精度高、动静态响应特性好。     

考虑阀口压差和阀芯运动方向的比例方向阀死区补偿

为研究比例方向阀的死区补偿,提出考虑阀口压差和阀芯正返行程的死区补偿方法。使用设计的控制器在变压差条件下进行实验,该方法可直接调整补偿值的大小,提高补偿响应速度,在阀静态特性不佳的情况下,依然有较好的补偿结果。以2 MPa压差实验结果为例,补偿前正、返行程阀的流量线性度分别为6.00%和4.83%;补偿后正、返行程阀的流量线性度分别为5.00%和3.56%。补偿前,阀的静态流量曲线滞环比较大;补偿后,阀的静态流量曲线滞环减小。2 MPa压差时,流量阀的曲线滞环补偿前为8.30%,补偿后为1.21%。提出的死区补偿方法对死区的减小或抑制效果明显。     

有源先导级控制的电液比例流量阀特性研究

针对现有技术采用压差补偿器或插装式流量传感器控制流量,会降低阀的通流能力,增加系统的功率损失和发热;大流量场合只能通过阀开口面积间接控制流量,受负载变化影响控制精度低;低工作压力范围可控性差、动态响应慢;大通径采用三级结构,构造复杂等问题,提出用小功率伺服电动机驱动小排量液压泵/马达(有源)、结合液压晶体管(Valvistor),构造新的低能耗、高可控的电液比例流量阀。该方法可扩大阀的流量控制范围,提高阀在低压时的动态响应。建立阀的静态数学模型,分析获得影响阀负载流量特性最主要的因素是反馈节流槽预开口量大小;进一步建立阀的动态数学模型,获得主阀芯稳定条件。根据阀的结构组成,建立阀的仿真模型,仿真分析主阀各参数对主阀性能的影响。结果表明,反馈节流槽预开口量越小,主阀负载流量特性越好;主阀口压降越大,主阀芯响应越快;但由动态数学模型可知主阀口压降太大且先导流量较小时,阀的稳定性也会降低。研究也表明,在保证主阀良好的动态特性前提下,可通过使先导泵/马达转速随负载压力变化,实现对阀的流量补偿,从而改善阀的负载流量特性。     

汽轮机高压旁路系统电液比例阀非线性仿真及分析

以汽轮机高压旁路控制系统为研究对象,通过分析控制系统的主要控制元件——电液比例换向阀的控制特性,考虑比例阀存在的饱和、滞环、死区等主要非线性因素,建立起汽轮机高压旁路控制系统的阀控缸非线性数学模型,并运用PID控制算法参数整定,对系统进行校正。基于MATLAB/Simu-link控制系统的非线性模块,对PID参数整定后的汽轮机高压旁路系统电液比例阀非线性模型进行仿真和分析,结果表明系统响应快速,稳定性良好,达到控制标准要求。