某二通比例流量阀数学模型建立与仿真

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1、2013年8月机床与液压Aug．2013第41卷第15期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．4lNo．15DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．15．047某二通比例流量阀数学模型建立与仿真刘国平，夏五星，胡珞华，齐大伟(南昌大学机电工程学院，江西南昌330031)摘要：针对某二通比例流量阀的各个组成环节建立了具体的数学模型。根据阀门厂家提供的资料并结合实验确定了数学模型中的部分未知参数，并通过实验较准确地测量得出了稳态液动力。最后在空载和负载状态下对比例流量阀开环阶跃动态响应特性进行了仿真和实验验证。关键词：电液比例流量阀；数学模型；仿真

2、中图分类号：TH137．52+2文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)15—179—3MathematicModellingandSimulationofaTwo-wayElectro-hydraulicProportionalFlowValveLIUGuoping，XIAWuxing，HURonghua，QIDawei(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，NanchangUniversity，NanchangJiangxi330031，China)Abstract：Thespecificmathematicalmod

3、elwasestablishedforvariousaspectsofsystemofatwo—wayelectro—hydraulicpropor-tionalflowvalve．Onthebasisoftheinformationprovidedbythevalvemanufacturersandcombinedwithexperiments，manyunknownparametersinvolvedinmathematicalmodelweresolved．Thesteady-statefluidpowerwasaccuratelymeasuredandobtainedinexp

4、eri-ments．Atlast，accordingtothefreeloadandloadedworkingconditions，openloopstepdynamicresponsecharacteristicsofapropor-tionalflowvalvearesimulatedandexperimentalvalidated．Keywords：Electro-hydraulicproportionalflowvalve；Mathematicmodel；Simulation比例阀是液压比例控制系统中的重要元件，其工测得，与设定值的任何偏差通过反馈控制来补偿。压作条件下的阀芯受

5、力十分复杂。阀芯的液动力分析一力补偿器4保持在检测节流器上的压降为常数，因此直是数学建模中的一个难点。流量得到负载补偿。冀宏等人¨针对非全周开口滑阀做了相关研究，推导出典型节流槽阀口面积的计算公式。浙江大学方文敏等以多路阀为测试对象，搭建高精度液动力测试平台，试验获得不同流动方向下的稳态液动力和阀口压力、流量特性。文中以博世二通比例流量阀为研究对象，针对其各个组成环节建立了数学模型，并用实验的方法，准确地测出模型中的部分未知参数和稳态液动力，最后l一比例阀壳体2一比例电磁和位移传感器组件3一检测节流器用实验对模型进行了验证。4一压力补偿器5一单向阀1数学模型的建立图1比例流量阀结构原理

6、图1．1研究对象的结构和工作原理1．2比例电磁铁环节的数学模型比例流量阀阀芯一般由节流阀、弹簧组成，部分比例电磁铁的动态输出力可表示为：含有压力补偿器，如图1所示，流量从进油口A往出油口B方向流动，放大器及比例电磁铁调节检=)一．sign()测节流器3。检测节流器的位置由感应式位移传感器收稿日期：2013—07—09作者简介：刘国平(1964一)，男，教授、博导，主要研究领域为智能机器人与视觉、机器人技术与智能自动化。E—mail：liuguoping．ncu@163．com。·180·机床与液压第41卷式中：为电流力增益；为纯延迟时间，表示动图3是实验测得的流量特性曲线，利用软件对曲

7、态吸力变化滞后于电流的变化；为电流力滞回力；线进行拟合可以得到流量与开度的关系q()=一0．28x。+3F为磁卡紧力引起的库仑摩擦力。由于厂D，F，r．1x一3．6+1．1，再结合节流口流量公的影响很小，可忽略。式得可调节流阀口通流面积与阀口开度的关系：1．3检测节流器环节的数学模型当阀口开度增大时，稳态液动力、摩擦力、阻尼力、惯性力、弹簧力会阻碍阀芯运动，瞬态液动力的作用方向与阀芯的移动方向相同，故建立如图2所示2．2弹簧弹性系数与预压缩量的