基于pwm控制高速开关电磁球阀动态特性仿真分析

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1、2014年2月机床与液压Feb．2014第42卷第3期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．42No．3DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．03．042基于PWM控制的高速开关电磁球阀动态特性仿真分析林义忠，曾德乐，冯结(广西大学机械工程学院，广西南宁530004)摘要：介绍高速开关电磁球阀的结构及工作原理，建立其动态响应的数学模型，运用AMESim仿真软件将所建的数学模型联系起来进行动态仿真，分析驱动电压、线圈匝数、衔铁质量以及弹簧预紧力等参数对此阀动态响应特性的影响，得到一些定性的结论，为高速开关电磁球阀的后续优化研究提供了参考。关键

2、词：PWM；高速开关电磁球阀；动态特性；AMESim中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)3—152—3SimulationAnalysisofDynamicCharacteristicsforHigh-speedSwitchElectromagneticBallValveBasedonPWMUNYizhong．ZENGDele．FENGZhe(MechanicalEngineeringCollegeofGuangxiUniversity，NanningGuangxi530004，China)Abstract：Structureandworkin

3、gprincipleofhigh—speedswitchelectromagneticballvalvewereintroduced．Themathematicalmodelswerebuilt．ThedynamicsimulationwasmadebasedonAMESim．Influencesofsomefactorsonthevalve’Sdynamiccharacter—isties，suchasdrivingvoltage，coilturns，themassofarmatureandthespringpretighteningforce，wereanalyzed．There

4、searchcon—clusionscanprovidereferenceforthefurtheroptimizationofthehigh—speedswitchelectromagneticballvalve．Keywords：Pulsewidthmodulation；High—speedswitchelectromagneticballvalve；Dynamiccharacteristic；AMESim高速开关电磁阀是一种数字式电液转换控制元宽调制控制。所谓脉宽调制就是在一定的脉冲周期件，常采用脉宽调制(Pulsewidthmodulation，PWM)内调节开启时间的宽度t

5、。与脉冲周期T的比值即脉控制方式，直接根据一系列脉冲电信号进行开关动宽占空比r的大小来控制阀门的通断时间，从而实现作。它与伺服阀、比例阀相比具有价格低廉、抗污染流量的调节，其工作状态只有“全开”、“全关”2种。能力强、可与计算机及PLC直接接口等特点。国内外一些单位和科研机构纷纷开展了对高速开关电磁阀l复位杆的研究工作，开发出多种结构和形式的电磁阀，已经2中间推杆广泛应用于工程机械、汽车制造等电液控制领3一隔环域。目前此类阀在工程应用方面较多，但是深入4一推杆s一电磁铁的理论分析与建模研究较少，所以对其动态性能的研究就显得尤为重要。以高速开关电磁球阀为研究对6一杠杆机构7一左钢球象，

6、通过分析此阀的结构与工作原理，建立了数学模8一左阀座型，利用AMESim仿真了相应的动态响应特性，并分9一右阀座析了驱动电压、线圈匝数、衔铁质量以及弹簧预紧力1O一右钢球等对高速开关电磁球阀的影响，得到各参数对其动态ll一复位弹簧响应特性的影响关系，从而为改善其动态响应特性提供了依据。1高速开关电磁球阀的结构及工作原理以QDF二位三通常闭式高速开关电磁球阀为研究对象，具体结构简图如图1所示，主要由高频电磁图1高速开关电磁球阀结构简图铁、杠杆机构和球阀三部分构成。脉宽调制式高速开关电磁球阀的控制信号是一系在电液控制系统中，高速开关电磁球阀常采用脉列幅值相等、而在每一周期内宽度不同的脉冲

7、信号。收稿日期：2013—0l一23基金项目：广西自治区科技厅攻关项目(11107002—13)；广西科技开发计划课题项目(11107001—16)作者简介：林义忠(1964一)，男，博士，教授，研究领域为机器人技术、机电液自动控制。E—mail：xautlyz@163．con。第3期林义忠等：基于PWM控制的高速开关电磁球阀动态特性仿真分析·153·其控制系统的工作原理框图如图2所示。首先计算机(2)根据控制要求发出相应的脉冲信号，经过脉宽调制器和功率放