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1、第!%卷第#期安徽机电学院学报AB1C!%=DBC##$第$##年期@月EBF-G,1BH5GIF;JG.K;KFK/BHL/MI,G;M,1NO1/MK-;M,1OGP;G//-;GPEF·GC!="·#$$#文章编号：!$$%&’#($)#$$#*&$#&$$!"&$(电液伺服阀结构参数优化王幼民)安徽机电学院机械工程系，安徽芜湖#(!$$$*摘要：电液伺服阀的动态性能是由液压系统的工况，电液伺服阀的结构参数决定的，为改善电液伺服阀的动态性能，建立了电液伺服阀快速性、稳定性、稳态误差最优控制目
2、标函数，通过+,-./0,1定理，将函数优化问题转化为变量优化问题，选择电液伺服阀的结构参数作为设计变量，以系统稳定性、快速性、稳态误差最小为目标函数，建立电液伺服阀的结构优化模型，通过优化，获得一组最优结构参数2关键词：电液伺服阀；动态性能；结构参数；优化中图分类号：34!"%2’文献标识码：5引言电液伺服阀常规设计方法6!，#7是根据阀的静态特性，设计出阀的结构参数，然后通过实验，观察阀的动态特性，如动态特性不满足要求，再对某些参数进行修正2传统方法在进行动态设计时，只是凭经验改变某些参数，带
3、有很大的盲目性，设计过程较长2事实上，阀的动态性能不是与某个参数有关，而是与阀的参数组合有关2在电液伺服阀传递函数6!7的基础上，提出了改善阀动态性能及控制精度的三个控制指标，并运用最优控制理论，将函数优化问题转变为变量优化问题，利用多目标优化理论，建立统一的目标函数，然后运用优化算法对模型进行优化，获得改善阀动态性能的一组结构参数2!数学模型将电液伺服阀的输入电流!)"*看作输入信号，将阀芯位移#)"*看作输出信号，由文献6!7可得其传递函数为：%’.9%:%.9%:!0)（&）$).*8#8#
4、(#"(!#8)!*&#"0&0!0&0*（&）(·&(!!’0!0%;式中：%.9为主阀芯位移增益%.98，%;为力矩马达的力矩常数；,<为弹簧杆在球端处的弹+,<性刚度系数；%:为伺服阀的流量增益=!%:8%.9,!!（-..->）=#式中：,!为流量系数；-?为油源压力；->为负载压力2收稿日期：#$$#&$"&##作者简介Q王幼民（!R@(&），男，湖北孝感人，讲师，硕士2·!"·安徽机电学院学报#$$#年!"##’!%&!，*#+$$!(%)%&$"!式中,!为阀芯两端工作腔面积；$$为
5、挡板的转动惯量；’$为阀芯的惯性质量-#’.($%)%&*(!$)+，)*)式中,($/!$为(、!的平衡点处的值，#’.为机电弹性力矩系数，阀的阻尼比为"%/!%%)%+#’.!(%01#2""%&[,]，*5+##’!")-34#2"式中,-34为双喷嘴—挡板的流量增益-#最优指标#-!电液伺服阀的稳态误差要提高电液伺服阀的控制精度，就必须减小电液伺服阀的稳态误差，输入信号采用了相对!（/"$）增量形式，取!.&{/单位阶跃信号引起的输出信号$（/0$）!-4)6-7!%!1*2+&3*2+·
6、&#,#",!#·，22%!%2%21*8+&9:.2·1*2+&-0;-7-2#$要减少电液伺服阀的稳态误差，必须使最优控制指标$!最小，$!为系统累积稳态误差-5#*/+=/，*"+$!&$<$!75式*"+为系统最优控制目标函数，由>?@)<%?9定理6$!&$9*2+9*A2+=//其中9*2+&#"78751（/）81$1（/）"B:*/+C-因为:*/+&&A!，所以1$-)6-71（2）!!!#%!A)A#!%"%#!),#$9*2+&A&·（2#,#!(##）A&（2#,#!(##
7、）&#,;,;，-)6-722%"%2%2%"%2%;#)!)$其中，##!&A!/#$&A#!%"%/;!&#!%"%/;#&!/;$&!%D根据>?@)<%?9定理，##,##!(""%4!;$$;#$!&&-*E+#;$;!;#"!%"%#-#电液伺服阀响应的快速性指标电液伺服阀为一二阶系统，对于二阶系统可近似认为系统的剪切频率!4越大，响应时间/)越短，而!4&!%!!""%4,!8#"%4，令!!$#&&/*F+!4!%!!""%4,!8#"%4$#越小，响应时间越短D#-5电液伺服阀的
8、稳定性指标稳定性为电液伺服阀重要动态性能指标，要提高稳定性，可增大其相角裕度#6#"%#&?@4G?H，令!!""4,!8#"4%%第#期王幼民：电液伺服阀结构参数优化·!"·!!&!’"#!$#!’"!$%，()*#!’!$越小，电液伺服阀的稳定性越高+$优化设计$+!设计变量设计变量为电液伺服阀中独立的结构参数，并包括在目标函数中，选择阀芯惯性质量%,，阀芯面积&，反馈杆旋转中心到反馈杆顶端的距离’，反馈杆旋转中心到喷嘴轴心线的距离(，即：)%-*.++!*#*$*&%-,,&
