新型超磁致伸縮電液高速開關(guān)閥及其驅(qū)動控制技術(shù)

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。在仿真分析的基礎上,設計了低端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,提高其響應頻率。

本文對高速開關(guān)電磁闊的功率驅(qū)動特性進行了研究。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)動方案的設計簡單可行，實際運用結(jié)果顯示其驅(qū)動性能良好。

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)的快速響應開關(guān)式數(shù)字閥，是一種用于機電液一體化中電子與液壓機構(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、響應快速、動作準確、重復性 好、抗污染能力強、內(nèi)泄漏小、可靠性高。最顯著的特點是該產(chǎn)品能夠直接接受數(shù) 字信號對流體系統(tǒng)的壓力或流量進行pwm控制，該特點為數(shù)字控制進入液壓氣動 領域提供了有效手段。1992年該產(chǎn)品被評為國家級重點新產(chǎn)品并獲得貴州省科學技 術(shù)進步二等獎。 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)品的上述特點使該電

高速電磁開關(guān)閥與普通電磁閥相比具有較快的切換速度,開關(guān)切換時間一般在10ms以內(nèi),其開關(guān)切換時間與其驅(qū)動電路有著密切關(guān)系。為了縮短高速電磁閥的切換時間,根據(jù)高速開關(guān)閥的驅(qū)動需求,基于通用集成電路及分立元件設計了一種新型的驅(qū)動電路。該電路能獨立設置峰值電流、保持電流以及峰值電流持續(xù)時間等控制參數(shù)。仿真和試驗結(jié)果表明,該電路具有優(yōu)越的動態(tài)性能指標,對提高高速開關(guān)閥的動態(tài)性能具有參考價值。

針對一般液壓系統(tǒng)控制的動力滑臺的非線性特性,設計能滿足高精度定位的液壓控制系統(tǒng)。采用高速開關(guān)閥先導控制的閥控缸系統(tǒng),通過改變控制信號的脈沖寬度調(diào)制率,可以控制液流的方向和流量,實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)的無級調(diào)速,并可方便地實現(xiàn)平穩(wěn)的加速和減速過程,降低系統(tǒng)沖擊和噪聲。

高速開關(guān)閥位置控制方法

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)閥的控制及應用

運用pwm對高速開關(guān)閥進行數(shù)字控制,以滿足電液控制系統(tǒng)精度高,響應快的要求。提出了高速開關(guān)閥在調(diào)速控制系統(tǒng)中的應用,利用vb編寫界面進行人機對話,實現(xiàn)vb與plc的串行通信。用本系統(tǒng)模擬工程機械破碎挖掘機的工作過程,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)的應用具有理論和現(xiàn)實意義。

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,在此基礎上建立閥控缸定位系統(tǒng)的數(shù)學模型。應用脈寬調(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。

螺紋插裝式高速開關(guān)閥

根據(jù)氣動泵氣壓控制系統(tǒng)的需求,設計了基于高速開關(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)點和分類進行了概述。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,設計了氣壓控制系統(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,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。

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補償控制的基礎上,提出了兩種非線性控制方法,基于死區(qū)和飽和區(qū)分段補償?shù)膒wm控制和脈寬調(diào)制-脈頻調(diào)制(pwm-pfm)控制。基于這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)進行補償,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。

以單閥直控式高速開關(guān)閥液壓同步控制系統(tǒng)為研究對象,用數(shù)學的方法對液壓回路的動態(tài)特性進行了描述,并在此基礎上建立同步系統(tǒng)的數(shù)學模型,為進一步開展系統(tǒng)仿真分析及控制策略的研究提供了可靠的理論依據(jù)。

以單閥直控式高速開關(guān)閥液壓同步控制系統(tǒng)為研究對象,用數(shù)學的方法對液壓回路的動態(tài)特性進行了描述,并在此基礎上建立同步系統(tǒng)的數(shù)學模型,為進一步開展系統(tǒng)仿真分析及控制策略的研究提供了可靠的理論依據(jù)。

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)響應性能決定著防抱死制動系統(tǒng)的安全性和有效性。為此設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,得到運行頻率為37hz,這一指標滿足防抱死制動系統(tǒng)的性能要求。

針對旋轉(zhuǎn)平臺的工作特點,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旋轉(zhuǎn)運動進行控制。根據(jù)系統(tǒng)的特點,采用閉環(huán)控制,使設計出的旋轉(zhuǎn)平臺回轉(zhuǎn)定位的高速開關(guān)閥控液壓系統(tǒng)能夠滿足設計指標的要求。

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行設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)特性影響進行了分析.在此基礎上研制了高速電磁鐵,并對其靜、動態(tài)性能進行了測試,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.

以2個高速開關(guān)閥經(jīng)過適當?shù)慕M合,并采用pwm技術(shù)對油缸活塞的位置和方向進行控制,考慮到油缸各構(gòu)件之間的配合間隙所引起的機械滯后,以及控制元件本身的響應滯后等因素,采用預見控制的方法來實現(xiàn)油缸活塞的精確控制。仿真結(jié)果表明:預見控制能夠消除各種原因所引起的響應滯后,從而獲得良好的控制效果

液壓高速開關(guān)閥位置控制系統(tǒng)在泵／馬達上的應用研究

采用二級驅(qū)動、非對稱的優(yōu)化設計方法,以三通球閥作為先導級、三通滑閥作為主級,先導級與主級間通過控制活塞進行耦合以降低主級對先導級控制流量的需求,通過消除干擾因素諸如液動力等對主級閥快速運動的影響和優(yōu)化設計,實現(xiàn)高速開關(guān)閥的快速動作。研究結(jié)果表明,通過液動力補償,采用二級驅(qū)動的非對稱設計方法是提高大流量高速開關(guān)閥動態(tài)響應的有效途徑。

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用價值。研究成果對其他液壓元件的設計研究具有理論指導和借鑒價值。