文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
HGDV脉冲调制开关式数字阀的理论及应用研究
姓名:赵晓燕
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:杨逢瑜;许仰曾
20050101
摘要流体控制系统数字技术是世纪流体控制发展的必然趋势,本文是针对脉冲调制开关式数字阀及其基丁二此类阀的液压数字控制系统而展开研究的。从理论分析、数字模型、解析仿真到实验研究、工程设计和技术开发,多方面相结合进行了深入研究,为今后该类系统的研制、开发提供理论及技术储备。本文首先对数字式液体控制系统的关键部件一脉冲调制式数字开关润进行了研究,针对此阀对电磁铁的特殊要求,寻求最合适的软磁材料,找出该类电磁铁的关键技术参数,确立了提高该类电磁铁开关特性的技术关键及设计要点,全面地研究了脉冲调制式数字开关阀的性能特性。本文在回顾液压控制技术发展的基础上,从阀的驱动电路、磁性材料、阀芯受力等方面找出影响它特性的主要因素。制定出其类元件的设计原则。采用先进的优化控制理论进行多参数优化设计,开发出当今汽车燃油喷射系统中的新型电喷阀。同时,对脉冲调制开关式数字阀的开关特性、静特性、频率特性进行了深入的研究。利用仿真与实验相结合的方法验证本文论点的正确性。通过对阀性能的深入了解,进一步研究和分析基于此阎的液压控制系统的控制性能。首先归纳出数字控制系统的四种基本回路形式,推导出阀控制缸以及位置数字式伺服系统的数字模型,最后,考虑数字控制系统的非线性,离散性阀的开关滞后等特点采用优化理论,寻求对此类系统的最优控制。在研究的基础上,设计、生产出了脉冲调制开关式数字电喷阀和数字式光电液压纠偏装置,实验和检测结果证实效果良好。关键字:数字阀、液压控制、⒂呕刂
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第一章液压控制技术的发展概述先进的电液伺服控制传统的电液断通控制实用的电液比例控制术与电子技术的结合日臻完善。年底,在飞机上首先出现了电液伺服系统,从而产生业伺服控制技术。在高性能伺服阀基础上,增大电一机械转换器的输出功率和适当简化伺服比例阀是以传统的上业用液压阀为基础,采用可靠、价廉的模拟电一机械转换器壤早在十七世纪五甏了箎提出了静止液体中的压力传播规律——帕斯卡原理,到十八世纪又相继建立了连续性方程和伯努利能量方程,这些流体力学理论的发展与建立为液压技术的发展奠定了基础,年世界上首台水压机的出现,标志着液压传动开始进入程领域。人类使用水力机械及液压传动已有很长的历史,但液压控制技术的发展却要追溯到二十世纪年代,从那时起液压控制技术在工业上才逐步得到推广使用。随着工艺水平和电磁技术的发展提高,出现了多种操纵控制方式的液压阀,有手动式、电磁式、机动式、液动式、电液动式,而电磁式液压阀的出现标志着液压技术与电气开关控制相结合进入了电液断通控制的时代,从而使得液压技术得到了更快的发展,更广的应用。以回馈控制理论为主体的电液伺服控制是较早主要在军事工程领域发展起来的电渡控制技术。第二次世界火战后期,由于喷气式飞机速度很高,因此对控制系统的快速性,动态精度和功率一重量比都提出了更高的要求。随着控制理论的出现和控制系统的发展,液压技了广泛用于武器装备的高质量电液控制系统。电液伺服阀是电液伺服控制系统中最重要的一种伺服控制组件,它能将微弱的电信号转换成大的液压能,凡是用电流信号控制大功率液压能工作的系统都需要这种转换组件。用它作转换组件组成的循环系统称为电液伺服系统。二十世纪六十年代,随着原子能技术、空间技术、电子技术等的迅速发展,各种结构的电液伺服阈相继问世,有滑阀式、喷嘴一挡板式、射流管式、和偏导杆射流盘式。各种伺服组件的出现,再次将液压技术向前推进,发展了工润结构,着重改善阀的抗污染性能,并降低制造成本。使其发展成为包括传动、控制、检测在内的一门对现代机械装备的技术进步有重要影响的基础技术。由于传统的电液伺服阀对流体介质的清洁中度要求十分苛刻,制造成本和维护费用比较高昂,系统能耗也比较大,难咀为各工业用户所接受。而传统的电液断通控制又不能满足高质量控制系统的要求。电液比例控制技术应用而生,它可靠、价廉、控制精度和响应特性均能很好满足工程技术的实际需求。电磁铁等陀胫坑Φ难帜谏杓疲佣竦枚杂椭室G笥胍话愎ひ捣嗤谘沽λ鹗低,性能义能满足大部分工业控制要求的比例控制组件。从年瑞士公司生产比例复合阀起,到七『’年代丰日本油研公司申请了压力和流茸两项比例阀专利为止,标志着比例技术的诞生时。这一阶段的比例阀,仅仅兰理工夫学硕十醐究堂学位论义第一章液压控制技术的棱展概适
新型的电液数字控制是将比例型的屯一机械转换器绫壤绱盘用于上业液压阀,蛆代替开关电磁铁或调节手柄。阀的结构原理和设计准则几乎没有变化,大多不含受控参数的回馈循环。多用于开环仅用于开环控制,也被应用于循环控制