机械反馈式比例阀位置控制系统的仿真研究

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1、2013年5月机床与液压Mav2013第41卷第10期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．41No．10DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．10．021机械反馈式比例阀位置控制系统的仿真研究金迎村，陈亮(中国舰船研究设计中心，湖北武汉430064)摘要：介绍了一种机械反馈式比例阀的工作原理，通过对以该阀为控制元件的液压位置控制系统进行建模和仿真，分析了在改变阀的可调参数时，液压位置控制系统的性能变化状况，结果表明机械反馈式比例阀在液压位置控制系统中具有较好的控制性能。关键词：机械反馈；比例阀；位置控制中图分类号：TH137文献标

2、识码：A文章编号：1001—3881(2013)10—063—2SimulationStudyofPositionControlSystembyProportionalValveofMechanicalFeedbackJINYingcun．CHENLiang(ChinaShipDevelopmentandDesignCenter，WuhanHubei430064，China)Abstract：Theoperatingprincipleofamechanicalfeedbackproportionalvalveisintroduced．Throughmadethemodelof

3、andsimulatedthehydraulicpositioncontrolsystemwhichutilizedmechanicalfeedbackproportionalvalveasacontrolelement，theperform—ance·changingpropertyofthecontrolsystemwasanalyzedwhenchangingtheadjustableparametersofvalve．Theresultsshowthatthemechanical—feedbackproportionalvalveinthehydraulicposit

4、ioncontrolsystemhaspreferablecontrolproperties．Keywords：Mechanical~edback；Proportionalvalve；Positioncontrol比例阀是介于普通液压阀和电液伺服阀之间的机械反馈式比例阀由先导阀、主阀、减压阀和两一种具有比例控制功能的液压阀。通常，比例阀是个节流阀组成。主阀芯作为先导阀的负载，采用机械在普通液压阀的基体上加装比例电磁铁而形成。其杠杆反馈方式，将主阀芯位置反馈给先导阀阀套；先最大优点是抗污染能力强，可减少由于液压油污染导阀的油源P是由系统油源P。经过减压阀得到的，而造成工作故障J

5、。由于比例阀的一些固有特性，减压阀的作用是稳定先导阀的油源压力，提高控制的如滞环、非线性等，常常无法使被控系统达到理想动态品质。的效果。因此，作者提出采用一种机械反馈式比当给先导阀的比例电磁铁输入一定电信号，设先例阀，其利用杠杆作用形成反馈装置，工作原理如导阀的阀芯向右移动。，压力油P经过右边的节流图1所示。阀进入主阀芯右腔，推动主阀芯向左产生一个位移，主阀窗口产生相应的开度，压力油P．通过主阀窗口向液压缸输出流量和压力。当主阀芯受到向右的扰动力时，主阀开口量变小，这时主阀芯通过杠杆作用，带动先导阀阀套向左移动，使先导阀开口量增加，因此输出到主阀芯右腔的流量也相应增加，从而使

6、主阀窗口的开口量变大，直到维持在初始值上，杠杆才停止反馈作用；当主阀芯受到向左的扰动力时，也有类似结论。先导阀和主阀之间的节流阀用于调节比例阀主阀芯的运动速度，通过调节节流阀的液阻层流液导系数，可以改变液压动力机构的动态性能。1机械反馈式比例阀数学模型1．1先导阀流量平衡方程图1机械反馈式比例阀工作原理AQ=Kq．(Ax。一Ax)一Kc．卸(1)收稿日期：2012—04—06作者简介：金迎村(1970一)，女，工学硕士，高级工程师，研究方向为船舶装置。E—mail：mianshan—cl@163．com。·64·机床与液压第4l卷式中：。为先导阀阀芯位移；为先导阀阀套反馈式中

7、：m：为主阀芯质量；o为反馈杆短臂的长度；b位移；K为先导阀流量增益；K．为先导阀流量压力为反馈杆长臂的长度；m。为先导阀阀套质量；J为系数。反馈杆转动惯量。1．2主阀芯控制腔油路流量平衡方程1．4主阀芯位移与先导阀阀套反馈位移关系△Q=Ap2s△z+△p+ct△p(2)：(5)其中：2位置控制系统数学模型对于图1所示的阀控位置控制系统，忽略液压缸△pI『(3)活塞的黏性阻尼系数，其开环传递函数为⋯：式中：：为主阀芯位移；Ap2为主阀芯控制腔截面积；为节流阀与主阀问控制腔等效内积；C为主阀芯。Y=—V—