数字型比例阀的仿真与试验研究

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1、分类号:TH1210710-2009125069硕士学位论文数字型比例阀的仿真与试验研究白子龙导师姓名职称易小刚教授申请学位级别硕士学科专业名称机械设计及理论论文提交日期2012年5月20日论文答辩日期2012年5月28日学位授予单位长安大学SimulationandExperimentalResearchofDigitalServoProportionalValveADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：BaiZilongSupervisor：Prof.YiXiaogangChang’anUniv

2、ersity,Xi’an,China摘要电液比例阀是电液控制系统中的核心控制元件，广泛应用于工业领域。电-机械转换器作为电液比例控制元件中的关键部分，其性能直接影响电液比例控制元件的性能。传统电液比例阀的电-机械转换器为比例电磁铁，虽然其价格低廉、结构简单坚固，但也有线性度差、滞环大、控制精度低等缺点。近年来，随着电力电子技术、控制理论的快速发展，交流伺服电机技术得到了很好的发展，其具有控制精度高、响应速度快等特点。论文采用交流伺服电机取代比例电磁铁，作为电液比例阀的电-机械转换器，解决了比例电磁铁存在的问题。论文采用永磁交流伺服电机驱动阀芯移动，控制阀口大小，

3、实现对输出流量的控制。分析了数字型比例阀不同方案的特点，并完成方案设计。分析了不同结构的阀芯、阀体和节流槽的特点，并完成了阀芯、阀体及节流槽的结构设计。对阀芯进行受力分析，在此的基础上，设计了滚珠丝杠副并进行校验。建立了数字型比例阀的稳态数学模型。分别建立了伺服驱动系统和机械传动系统的数学模型及液压滑阀的运动方程，并在此基础上，建立了数字型比例阀的动态数学模型，为进一步的理论分析奠定了基础。利用MATLAB软件的仿真环境，建立数字型比例阀的稳态与动态仿真模型，并对其稳态特性与动态特性进行仿真分析。在同等条件下，对采用伺服电机驱动的数字型比例阀与传统的比例电磁铁式

4、电液比例阀进行稳态流量特性试验对比。试验结果表明：在阀芯阀体结构相同的条件下，数字型比例阀与传统比例阀相比，其线性度更好，死区较小，线性区较大，流量控制范围也更大。关键词：数字型比例阀，数学模型，仿真分析，试验研究iARSTRCTElectro-hydraulicproportionalvalveisacoreelementintheelectro-hydrauliccontrolsystem,andusedinthehydrauliccontrolsystemwidely.Electric-machineconversioncomponentasakeyele

5、mentofelectro-hydraulicproportionalcontrolcomponents,itsperformanceinfluencestheperformanceofelectro-hydraulicproportionalcontrolcomponentdirectly.Electric-machineconversioncomponentofTraditionalproportionalvalveisproportionalsolenoid,whichhasadvantageofruggedconstruction,lowcost,and

6、disadvantageofbadlinearity,bighysteresis.Recently,withrapiddevelopmentofelectronictechnologyandcontroltheory,ACservomotorhasbeendevelopedwell,whichhashighcontrolprecision,fastresponse.ThispaperadoptsACservomotortoreplaceproportionalsolenoidaseelectric-machineconversioncomponentofelec

7、tro-hydraulicproportionalvalve,solvestheproblemsofproportionalsolenoid.ThispaperusePMSMdrivesvalvecoretomove,controlvalveorificeandtheoutputflowofvalve.Analysisthecharacteristicofthedifferentprogramofdigitalproportionalvalve,andcompletethedesign.Analysisthedifferentstructureofvalveco

8、re,valvebody