PWM高速开关阀动态调节特性仿真研究

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1、第38卷第5期火箭推进Vo1.38.No.52012年1O月JOURNALOFROCKETPROPULSION0ct.2012PWM高速开关阀动态调节特性仿真研究尤裕荣,袁洪滨,王春民,罗朝辉(西安航天动力研究所,陕西西安710100)摘要:针对某型号发动机燃油调节器的脉宽调制(PwM)高速开关阀,通过建立高速开关阀系统动态数学模型,开展了高速开关阀调节工作过程动态压力与流量特性的仿真研究。对影响开关阀动态输出特性的相关因素进行了比较分析,结果表明:阀座通径、驱动频率与容腔体积等是影响高速开关阀动态性能的主要因素,并提出相应的改进措施。为改善高速开关阀动态调节特性、提高作动控制系统的控制精度

2、与性能提供参考与借鉴。关键词:高速开关阀;脉宽调制;动态特性;仿真中图分类号:V435.21文献标识码:A文章编号:1672—9374(2012105—0024—06SimulationofdynamicregulatingcharacteristicsofPWMhigh·-speedon-·ofvalveYOUYu—rong,YUANHong—bin,WANGChun—min,LUOZhao-hui(Xi’anAerospacePropulsionInstitute,Xi’an710100,China)Abstract:Forthepulsewidthmodul~ion(PWM)high—

3、speedon—offvalveofacertainramjetreg—ulator,asimulationstudyonthesystemdynamiccharacteristicsofpressureandflowrateduringregu—lationofhigh--speedon·-ofvalvewasca~iedoutbyestablishingadynamicmathematicalmodelofhigh—speedon—ofvalvesystem.Thefactorsthatinfluencethevalvedynamicoutputcharacteristicwereana

4、lyzed.Theresultsindicatevalveseatdiameter,driving~equencyandvolumeofcontrolcavi—tyarethemainreasonsthatinfluencevalveperformance.Themethodstoimprovethedynamicper—formancewereprovided.Areferenceisalsoprovidedforimprovingcontrolsystemaccuracyandper—formanceinthispaper.Koywords:high-speedon·-offvalve;

5、pulsewidthmodulation;dynamiccharacteristic;simulation燃油调节器上的电液转换装置基本上是采用电液0引言伺服阀,以此来实现对调节器的输出流量进行控制。电液伺服阀虽然惯性小、响应快,但对燃油目前,在航空发动机燃油流量控制系统中,清洁度要求高,容易发生卡死失效等故障问题,收稿日期:2011-08—3l;修回日期:2011一l2一O6基金项目:总装备部预研项目(2007AA705303)作者简介:尤裕荣(1978一),男,高级工程师,研究领域为液体火箭发动机阀门设计与仿真第38卷第5期尤裕荣,等:PWM高速开关阀动态调节特陛仿真研究25可靠性较低。

6、相对电液伺服阀而言,脉宽调制开状态。这样一方面可以缩短开关阀的关闭响应(PulsewidthModulation,PWM)高速开关阀则是时间;另一方面可以大幅度降低线圈功率损耗,机械一电子一液压相结合的统一体,它直接将开关降低开关阀的温升,避免过热,进一步提高开关电信号通过机械装置转换成液压模拟信号,是阀的可靠性能。电一液信号转换的桥梁。它不需要进行D/A转换,可直接与计算机接口,使得电子控制系统的硬件及软件大大简化。由于它具有响应速度快、结构简单、抗污染和抗干扰能力强且动作稳定可靠、体积小、功耗小和价格低廉等优点,因此在航空发动机控制系统中,PWM高速开关阀的应用日趋广泛。某型号冲压发动机

7、燃油调节控制系统中,燃图1PWM高速开关阀原理及系统组成示意图油调节器采用高速开关阀作为驱动机构,对燃油Fig.1PrincipleofPWMhigh—speedOil—ofvalve调节器的输出流量进行调节、控制。该高速开关anditscomposition阀是燃油调节器上的核心部件,它的性能指标和工作可靠性对整个燃油调节器有很大影响,在高速开关阀调节工作过程中,控制腔内的动态压力箬型厂]㈣00厂]眦衄衄变

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