高速開關(guān)閥的先導(dǎo)式電/氣比例閥仿真分析

hsv高速開關(guān)閥 1 貴州紅林車用電控技術(shù)有限公司 hsv系列開關(guān)式高速電磁閥 hsv系列開關(guān)式高速電磁閥系列產(chǎn)品是我公司與美國bkm公司聯(lián)合研制、生 產(chǎn)的快速響應(yīng)開關(guān)式數(shù)字閥，是一種用于機(jī)電液一體化中電子與液壓機(jī)構(gòu)間理想的 接口元件。該系列產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、響應(yīng)快速、動作準(zhǔn)確、重復(fù)性 好、抗污染能力強(qiáng)、內(nèi)泄漏小、可靠性高。最顯著的特點(diǎn)是該產(chǎn)品能夠直接接受數(shù) 字信號對流體系統(tǒng)的壓力或流量進(jìn)行pwm控制，該特點(diǎn)為數(shù)字控制進(jìn)入液壓氣動 領(lǐng)域提供了有效手段。1992年該產(chǎn)品被評為國家級重點(diǎn)新產(chǎn)品并獲得貴州省科學(xué)技 術(shù)進(jìn)步二等獎。 hsv高速電磁閥系列產(chǎn)品具有兩通常開、兩通常閉、三通常開、三通常閉四個 系列近200個品種；材料有碳鋼、不銹鋼兩種類別；工作方式可采用連續(xù)加載、脈 沖寬幅調(diào)制、頻率調(diào)制或脈寬——頻率混合調(diào)制。 hsv高速電磁閥系列產(chǎn)品的上述特點(diǎn)使該電

給出了高速開關(guān)閥先導(dǎo)控制的二通插裝閥應(yīng)用在注塑機(jī)上的注射系統(tǒng)液壓原理圖,并在amesim仿真環(huán)境下,分析關(guān)鍵參數(shù)如系統(tǒng)液阻、調(diào)制頻率、占空比、負(fù)載。仿真結(jié)果表明,采用高速開關(guān)閥先導(dǎo)控制實現(xiàn)了對插裝閥閥芯的位置控制,驗證了系統(tǒng)原理的可行性。

高速開關(guān)閥作為汽車防抱死制動系統(tǒng)的重要元件,其動態(tài)響應(yīng)性能決定著防抱死制動系統(tǒng)的安全性和有效性。為此設(shè)計了一種常開式高速開關(guān)閥,并利用ansoft軟件研究了其開關(guān)電磁鐵的電磁場特性,確定了電磁鐵的線圈參數(shù);將獲得的參數(shù)輸入到simulink建立的開關(guān)閥系統(tǒng)模型中,并仿真分析,得到運(yùn)行頻率為37hz,這一指標(biāo)滿足防抱死制動系統(tǒng)的性能要求。

螺紋插裝式高速開關(guān)閥

本文分析了高速開關(guān)閥的開關(guān)過程中不同階段線圈電流對其開關(guān)時間的影響。在仿真分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計了低端mosfet管控制的高、低電壓驅(qū)動電路,建立了驅(qū)動電路的pspice模型。仿真結(jié)果表明,該電路可減小高速開關(guān)閥的開關(guān)時間,提高其響應(yīng)頻率。

該文提出了一種基于高速開關(guān)閥微調(diào)的氣壓精密控制方法,文中詳細(xì)敘述了該方法的控制策略。用該控制策略控制高速開關(guān)閥,可以實現(xiàn)壓力容器微小流量的供給與排出,達(dá)到了壓力的精密控制目的。實驗結(jié)果驗證了該控制方法的有效性和可行性。

高速開關(guān)閥的控制及應(yīng)用

首先分析了基于pwm高速開關(guān)閥的氣缸定位控制系統(tǒng)的工作原理,在此基礎(chǔ)上建立閥控缸定位系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用脈寬調(diào)制方式以及常規(guī)pid控制算法和模糊pid控制算法,在matlab/simulink上對基于高速開關(guān)閥的氣缸定位系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明,用模糊pid控制算法控制閥控缸定位系統(tǒng),可以實現(xiàn)更快速、更精確的氣動執(zhí)行器位置伺服控制。

高速開關(guān)閥位置控制方法

運(yùn)用pwm對高速開關(guān)閥進(jìn)行數(shù)字控制,以滿足電液控制系統(tǒng)精度高,響應(yīng)快的要求。提出了高速開關(guān)閥在調(diào)速控制系統(tǒng)中的應(yīng)用,利用vb編寫界面進(jìn)行人機(jī)對話,實現(xiàn)vb與plc的串行通信。用本系統(tǒng)模擬工程機(jī)械破碎挖掘機(jī)的工作過程,仿真及實驗結(jié)果表明,高速開關(guān)閥在調(diào)速控制系統(tǒng)的應(yīng)用具有理論和現(xiàn)實意義。

針對旋轉(zhuǎn)平臺的工作特點(diǎn),采用高速開關(guān)閥控液壓系統(tǒng)對旋轉(zhuǎn)平臺的順時針和逆時針的往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動進(jìn)行控制。根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn),采用閉環(huán)控制,使設(shè)計出的旋轉(zhuǎn)平臺回轉(zhuǎn)定位的高速開關(guān)閥控液壓系統(tǒng)能夠滿足設(shè)計指標(biāo)的要求。

為控制高速液壓缸設(shè)計了大流量高速開關(guān)閥,開關(guān)閥采用二級結(jié)構(gòu),先導(dǎo)閥為2d高頻伺服閥,主閥為大通徑滑閥。主閥采用并聯(lián)雙節(jié)流邊的結(jié)構(gòu),減小主閥芯行程,減小所需導(dǎo)控流量,減小閥芯尺寸及質(zhì)量,提高主閥動態(tài)響應(yīng)特性。主閥采用負(fù)開口設(shè)計,設(shè)置死區(qū),確保主閥完全導(dǎo)通過程的快速性。對主閥芯進(jìn)行了動力學(xué)分析,并在matlab上建立了閥芯開啟時的運(yùn)動模型,進(jìn)行了仿真研究。

本文研究了由模擬式脈寬調(diào)制器控制高速開關(guān)閥的靜特性。對自然采樣雙沿調(diào)制模擬式脈寬調(diào)制器進(jìn)行了分析,從物理概念和工程應(yīng)用的角度探討了閥的開啟和關(guān)閉時間對其靜特性的影響以及對載波頻率的制約關(guān)系。

模擬式脈寬調(diào)制高速開關(guān)閥的靜特性

提出一種由定量泵、高速開關(guān)閥、插裝閥、蓄能器等元件組成,實現(xiàn)變量功能的數(shù)字式變量泵,研究不同參數(shù)對數(shù)字式變量泵性能的影響。通過優(yōu)化閉環(huán)控制,使數(shù)字式變量泵具有較小的壓力波動范圍和較短的響應(yīng)時間,最終實現(xiàn)數(shù)字式變量泵最佳的控制性能。

針對高速開關(guān)閥流量控制中存在的死區(qū)、飽和區(qū)和非線性區(qū)問題,在對比脈寬調(diào)制(pwm)控制及傳統(tǒng)pwm補(bǔ)償控制的基礎(chǔ)上,提出了兩種非線性控制方法,基于死區(qū)和飽和區(qū)分段補(bǔ)償?shù)膒wm控制和脈寬調(diào)制-脈頻調(diào)制(pwm-pfm)控制?；谶@兩種非線性控制方法,分析高速開關(guān)閥的流量特性,并搭建了高速開關(guān)閥控制液壓缸位置回路,從仿真和實驗的角度,對比分析高速開關(guān)閥在pwm控制、傳統(tǒng)pwm補(bǔ)償和文中提到的兩種非線性控制下的液壓缸位置控制特性。研究結(jié)果表明:兩種非線性控制方法分別從占空比和工作頻率的角度對高速開關(guān)閥的死區(qū)、飽和區(qū)和非線性區(qū)進(jìn)行補(bǔ)償,使高速開關(guān)閥在0%~100%占空比范圍內(nèi)流量線性化;在仿真與實驗驗證中能夠有效解決由于流量控制死區(qū)和飽和區(qū)所造成的液壓缸啟動和到位過程中誤差較大的問題。

本文對高速開關(guān)電磁闊的功率驅(qū)動特性進(jìn)行了研究。結(jié)合研究工作，實現(xiàn)了其中的一種高效驅(qū)動電路一升壓加脈寬調(diào)制驅(qū)動。驅(qū)動方案的設(shè)計簡單可行，實際運(yùn)用結(jié)果顯示其驅(qū)動性能良好。

根據(jù)氣動泵氣壓控制系統(tǒng)的需求,設(shè)計了基于高速開關(guān)閥的氣動泵氣壓控制系統(tǒng)。首先對數(shù)字閥的概念、優(yōu)點(diǎn)和分類進(jìn)行了概述。介紹了氣壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),分析了以pwm方式工作的高速開關(guān)閥控制原理。采用單片機(jī),設(shè)計了氣壓控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu),開發(fā)了驅(qū)動電路。最后闡述了pwm信號的產(chǎn)生程序和pwm控制方式。該系統(tǒng)具有開閉效果好、功耗低等優(yōu)點(diǎn),而且pwm信號頻率和占空比均可調(diào)節(jié),表明了高速開關(guān)閥在氣壓控制系統(tǒng)中有廣泛的使用價值。

對基于超磁致伸縮驅(qū)動器的高速液壓開關(guān)閥進(jìn)行了初步的研究，設(shè)計了單和雙聯(lián)錐體式閥芯的高速開關(guān)閥結(jié)構(gòu)，還對這種閥的主要性能參數(shù)做了簡要分析。

高速開關(guān)閥是電液控制系統(tǒng)的新型元件,與計算機(jī)接口方便,并有較強(qiáng)抗污能力.設(shè)計了一個基于高速開關(guān)閥的二次調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng),建立了主要元件的數(shù)學(xué)模型,并得到轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程.通過采用脈沖寬度調(diào)制(pwm)技術(shù),實現(xiàn)對該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制.通過仿真,研究了占空比和阻尼系數(shù)對系統(tǒng)響應(yīng)的影響.并通過試驗對仿真結(jié)果進(jìn)行了驗證.研究表明:通過改變高速開關(guān)閥的pwm信號占空比,可以實現(xiàn)對二次元件的轉(zhuǎn)速控制,且能滿足系統(tǒng)的性能要求.

針對大流量高速開關(guān)閥(流量450l/min、關(guān)閉時間8ms)閥芯沖擊和振蕩問題,設(shè)計了閥芯擠壓油膜緩沖器,利用擠壓油膜的非線性輸出力和非線性阻尼對閥芯末端行程進(jìn)行緩沖,在不影響閥關(guān)閉時間的情況下,大大減小閥芯沖擊,消除閥芯振蕩,使閥平穩(wěn)關(guān)閉,從而顯著提高閥的使用壽命、可靠性和密封性能。仿真和實驗結(jié)果表明:當(dāng)油膜厚度約為0.1mm時,緩沖器具有最佳緩沖效果,閥芯關(guān)閉過程接近理想狀態(tài)。該閥流量大、響應(yīng)速度快,閥芯緩沖方案新穎,在大功率、快速性場合具有重要應(yīng)用價值。研究成果對其他液壓元件的設(shè)計研究具有理論指導(dǎo)和借鑒價值。

采用經(jīng)驗公式與有限元分析相結(jié)合的方法對高速電磁鐵進(jìn)行設(shè)計以提高其電磁吸力和動態(tài)性能.建立了高速電磁鐵的數(shù)學(xué)模型,利用ansoft電磁場分析軟件對隔磁角、銜鐵長度、隔磁長度等按照經(jīng)驗公式無法獲得的結(jié)構(gòu)參數(shù)對高速電磁鐵的靜、動態(tài)特性影響進(jìn)行了分析.在此基礎(chǔ)上研制了高速電磁鐵,并對其靜、動態(tài)性能進(jìn)行了測試,試驗結(jié)果與仿真結(jié)果吻合,表明采用經(jīng)驗公式與有限元分析相結(jié)合的方法可以有效提高電磁鐵的設(shè)計精度,而優(yōu)化隔磁角、銜鐵長度、隔磁長度等結(jié)構(gòu)參數(shù)可以有效提高高速電磁鐵靜、動態(tài)性能.