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《压电型先导阀数学模型及PWM控制仿真研究11(PWM与输出压力)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2008年10月机床与液压Oct12008第36卷第10期MACHINETOOL&HYDRAULICSVol136No110压电型先导阀数学模型及PWM控制仿真研究许有熊,李小宁(南京理工大学机械工程学院,南京210094)摘要:分析了一种压电型先导阀的结构及工作原理,建立了先导阀的数学模型。在此基础上,利用AMESim仿真软件对先导阀进行了PWM控制仿真研究,分析其静、动态特性;并运用压力反馈、PID控制等复合控制方法,仿真表明该方法能有效提高阀的性能,大大降低稳态误差。关键词:压电;先导阀;PWM
2、中图分类号:TH138文献标识码:A文章编号:1001-3881(2008)10-133-3ResearchonPiezoelectric2typePilotValveMathematicalModelandPWMControlSimulationXUYouxiong,LIXiaoning(SchoolofMechanical,NanjingUniversityofScience&Technology,Nanjing210094,China)Abstract:Akindofpiezoelectric2
3、typepilotvalvestructureandworkingprinciplewasanalyzedandthemathematicalmodelofvalvewassetup.ThePWMcontrolsimulationresearchofvalvebasedonAMESimsimulationsoftwarewasconductedtoanalyzeitsstaticanddynamiccharacteristics.Thecompoundcontrolmethodcombinedwith
4、pressurefeedback,PIDandPWMwasapplied.Thesimulationshowsthatthismethodcaneffectivelyimprovethevalveperformanceandgreatlyreduceitssteady2error.Keywords:Piezoelectric;Pilotvalve;PWM0前言大的缺点,限制了其应用。随着机电一体化和计算机技术的发展及应用,压电驱动器以响应速度快(一般为μs级)、工电-气(液)阀的数字化已成为一种必然的
5、发展趋作频率宽、便于控制等优点得到越来越广泛的应用,[1][6]势。一般较流行的方法是采用传统的模拟式电-气为研究高频响的开关阀提供良好的驱动器。(液)阀,通过D/A接口实现间接数字控制。这是一笔者采用压电陶瓷为驱动器,研究一种可用于数种数模混合控制,存在着响应速度较慢,成本较高等字型比例阀用的压电型先导阀(即为压电型开关阀)。缺点。也有由若干个电磁阀串联或并联起来,并通过1结构原理及理论分析脉码调制来控制压力或流量的组合式数字阀,其缺点111结构原理[2]是有级控制,且体积庞大。阀的结构原理如图1直
6、接数字控制阀(简称数字阀)可以直接与计所示。当给压电驱动器加算机接口,不需D/A转换器,具有控制精度高、抗上一定电压后,压电驱动[3]污能力强、重复性好、工作稳定可靠等优点,自上器伸长,推动阀芯右移,世纪80年代以来,便得到越来越广泛的研究。目前堵住E口,P口与A口连研究的数字阀主要有两种类型:通,A口处充气,压力增(1)以步进电机作为电-机转换器,采用由脉加;反之,压电驱动器收数调制(PNM)演变而成的增量控制方式的增量式缩,阀芯在预紧弹簧的作图1结构原理图[4]数字阀。用下左移,堵住P口,A口与E
7、口连通,A口处排(2)以高速开关阀为控制元件,采用脉宽调制[5]气,压力下降。因此在PWM信号控制下,压电驱动(PWM)控制的开关式数字阀。器不断伸长和收缩,阀芯不断地开启和闭合,因此A由于开关式数字阀工作在“开”和“关”两个口处也不断地充气和排气。控制PWM的脉宽占空比极限位置,用脉宽占空比来控制压力或流量,因此需从而控制A口处的充气和排气,进而控制其压力。要开关阀具有较高的响应速度,即阀用驱动器应具有112压电驱动器的位移特性良好的响应性能。而目前应用较多为高速电磁阀,采压电驱动器本质上是电-机械
8、功率转换器,从电用高速电磁铁为驱动器,一般的响应时间为几ms到几十ms之间,且存在易发热、抗磁打扰差、体积较路上说,是电容器。在电源的作用下,是个充放电的收稿日期:2008-09-11作者简介:许有熊(1980—),男,博士研究生,主要研究方向为气动及机电液控制技术与开发。E-mail:lesanxyx@sohu1com。·134·机床与液压第36卷过程。笔者所研究的压电先导阀是开关型的,其控上升、下降响应延迟时间,t2、t4为位移上升、下降制的电信号是
