一种新型伺服阀驱动器的设计与仿真

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1、2014年7月机床与液压Ju1．2014第42卷第l3期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．42No．13DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．13．039一种新型伺服阀驱动器的设计与仿真涂福泉，毛阳，刘小双(武汉科技大学机械自动化学院，湖北武汉430081)摘要：MSMA是一种新型的功能材料，具有较大的应变和可控性位移。基于磁控形状记忆合金(MSMA)的磁控特性和形状变化机制，设计出了新型直线伺服阀驱动器。该执行机构使用弹簧恢复其变形，采用直流线圈产生偏置磁场和应用交流线圈提供可控磁场。通过对先导型伺服阀进行简化及建模，不考虑磁

2、滞等影响，使用MATLAB／SIMULINK软件进行仿真，并通过合理的参数设计，得到系统bode图和系统输出位移曲线图，验证了新型伺服阀驱动器结构设计的合理性。关键词：伺服阀；MSMA材料；直线驱动器；励磁绕组；偏置磁场；数值模拟中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)13—154—3DesignandSimulationofNewTypeServoValveActuatorTUFuquan，MAOYang，LIUXiaoshuang(CollegeofMachineryandAutomation，WuhanUniversityofScie

3、nceandTechnology，WuhanHubei430081．China)Abstract：TheMSMAisanewtypeoffunctionalmaterials，whichhasbiggishdrivingforceandcontrollabledisplacement．ThenewtypeoflinearservoactuatorwasdesignedbasedoncharacteristicsofmagneticcontrolandmechanismofshapechangingofMagnet—ic—controlShapeMemo~Alloy(MSMA)

4、．Springwasusedbytheactuatortorecoverthedeformation，DCcoilswasemployedtogener-atebiasingmagneticfieldandACcoilswereappliedtoprovidemagneticfieldwhichwascontrollable．ThepilotservovMvewassimpli—fledandmoldedwithoutconsideringtheeffectsofmagneticsluggish，andwasnumericallysimulatedbyusingMATLAB／

5、SIMULINKsoftware．Moreoverthroughrationalparametricdesign，thedrawingofdisplacementcurveofsystemoutputanddrawingofbodeofsys—temweregotten．Therationalityofstructuraldesignofthenewtypeofactuatorisvalidated．Keywords：Servovalve；MSMAmaterial；Linearactuator；Excitingwinding；Biasmagneticfield；Numeric

6、alsimulation磁控形状记忆合金(MSMA)是一种新型的功能下各种执行机构的需要“，各种形变的MSMA材料材料，具有在电磁场的激励下响应时间短、单位长度如图1所示。上能产生较大的驱动位移等优点。曾经广泛使用的智能材料有压电材料、磁致伸缩材料、形状记忆合金等，这些新材料的优势在于能在精度、效率和轻量上H———————‘一一一一达到新标准⋯。但是相比于新型的MSMA，这些材料有一定的局限性，比如压电陶瓷的输出位移小；温控记忆合金，只有在一定的温度范围内进行塑性变形；一～一一而形状记忆材料的缺点是反应迟缓、效率低下。本图1MSMA材料的形变不意图文作者将MSMA材料用于伺服

7、阀上，高效的将电能伺服阀驱动器的结构设计如图2所示，由小流量转化为机械能，解决了目前新型功能材料伺服阀驱动的先导阀、大流量的主阀以及MSMA驱动器组成。器存在的输出位移量偏小、频率低等问题，具有很好MSMA材料在磁场的作用下，伸长后不能自行恢复变的应用前景。形，选择弹簧2来给MSMA材料3提供恢复变形的反1伺服阀直线驱动器设计向力。口形铁芯4上下端分别缠绕直流绕组和交流绕先导式结构伺服阀能够利用先导阀，控制压力变组，直流绕组产生直流，用来产生偏执磁场，可以化进而推动主阀芯移动，有效驱动大尺寸滑阀运动，通