電磁高速開(kāi)關(guān)閥控制特性及方法研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在流體控制系統(tǒng)中的大量應(yīng)用，計(jì)算機(jī)價(jià)格的不斷下降，特別是單片機(jī)（微處理器）的價(jià)格低廉，為電液數(shù)字控制系統(tǒng)提供了必要的條件，液壓元件的數(shù)字化已成一種必然的趨勢(shì)，采用數(shù)字控制是今后液壓技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。
　　電磁高速開(kāi)關(guān)閥作為一種數(shù)字控制的液壓元件，一經(jīng)出現(xiàn)就吸引了液壓控制領(lǐng)域工作者的眼球，盡管近年出現(xiàn)了磁致伸縮、壓電等新型高速開(kāi)關(guān)閥，但由于電磁高速開(kāi)關(guān)閥在大流量方面具有不可替代的作用，電磁高速開(kāi)關(guān)閥及其應(yīng)用仍然是眾多

2、企業(yè)和專家、學(xué)者研究的熱點(diǎn)課題之一。
　　本論文應(yīng)用控制理論、液壓、電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代仿真手段以及試驗(yàn)等對(duì)電磁高速開(kāi)關(guān)閥的作動(dòng)機(jī)理、動(dòng)態(tài)特性、靜態(tài)特性、控制方法等方面作了一些基礎(chǔ)的研究；從提高電磁高速開(kāi)關(guān)閥控制特性的角度出發(fā)，研究提高電磁高速開(kāi)關(guān)閥控制特性的方法，研制了一種電磁高速開(kāi)關(guān)閥的驅(qū)動(dòng)控制器，在提高電磁高速開(kāi)關(guān)閥動(dòng)態(tài)特性的同時(shí)，盡量保持其靜態(tài)特性的一致性；針對(duì)電磁高速開(kāi)關(guān)閥控液壓缸位置控制系統(tǒng)存在紋波的問(wèn)題，提出一種高

3、速開(kāi)關(guān)閥控液壓缸位置控制系統(tǒng)紋波抑制的方法。
　　本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　第1章提出論文研究的背景，綜述高速開(kāi)關(guān)閥的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，確定論文研究的主要內(nèi)容、研究難點(diǎn)和研究路線。
　　第2章在分析電磁高速開(kāi)關(guān)閥結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，基于AMESim建立了電磁高速開(kāi)關(guān)閥的動(dòng)態(tài)模型，仿真分析了電磁高速開(kāi)關(guān)閥的動(dòng)、靜態(tài)特性。并從磁性材料、結(jié)構(gòu)、工作環(huán)境三個(gè)方面，對(duì)影響電磁高速開(kāi)關(guān)閥的動(dòng)、靜態(tài)特性的因素進(jìn)行了分析研究，為提高電磁

4、高速開(kāi)關(guān)閥控制特性的研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　第3章分析了制約電磁高速開(kāi)關(guān)閥控制特性的原因，提出了采用自適應(yīng)雙電壓法改善電磁高速開(kāi)關(guān)閥控制性能的方法，通過(guò)仿真驗(yàn)證了方法的正確性。研制了適應(yīng)供油口壓力變化的電磁高速開(kāi)關(guān)閥的控制器，并進(jìn)行了試驗(yàn)和測(cè)試。
　　第4章針對(duì)電磁高速開(kāi)關(guān)閥控缸位置控制系統(tǒng)存在紋波的問(wèn)題，提出一種紋波抑制方法，抑制電磁高速開(kāi)關(guān)閥控制液壓缸位置時(shí)的紋波，并進(jìn)行了仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證。
　　第5章在分析軸向柱

5、塞變量泵的基礎(chǔ)上，基于AMESim建立了軸向柱塞變量泵的數(shù)字模型，研究了電磁高速開(kāi)關(guān)閥控制軸向柱塞變量泵的控制策略；建立軸向柱塞變量泵數(shù)字控制系統(tǒng)仿真模型，研究電磁高速開(kāi)關(guān)閥控制軸向柱塞變量泵的控制方案，針對(duì)電磁高速開(kāi)關(guān)閥控制軸向柱塞變量泵的角位移、流量、壓力、功率等控制進(jìn)行仿真研究，設(shè)計(jì)以角位移控制作為內(nèi)環(huán)，流量、壓力和功率控制為外環(huán)的軸向柱塞變量泵數(shù)字控制系統(tǒng)方案。
　　第6章總結(jié)了論文研究形成的主要結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)，指出了本論文

6、研究的不足，展望了進(jìn)一步的深入研究。
　　本文的研究特色如下：
　?。?）理論研究與仿真研究結(jié)合。將兩位三通電磁高速開(kāi)關(guān)閥抽象為液壓開(kāi)關(guān)半橋網(wǎng)絡(luò)，研究了以流量特性、壓力特性和流量——壓力特性表示電磁高速開(kāi)關(guān)閥靜態(tài)特性的方法，并通過(guò)仿真分析與理論研究進(jìn)行比較；
　?。?）仿真分析指導(dǎo)實(shí)際研究。以兩位三通電磁高速開(kāi)關(guān)閥為對(duì)象，以AMESim仿真分析軟件為手段，建立了電磁高速開(kāi)關(guān)閥的數(shù)字模型，從磁性材料、結(jié)構(gòu)、工作環(huán)境三個(gè)方

7、面，對(duì)影響電磁高速開(kāi)關(guān)閥的動(dòng)、靜態(tài)特性的因素進(jìn)行了分析。以此為基礎(chǔ)，仿真驗(yàn)證了雙電壓驅(qū)動(dòng)提高電磁高速開(kāi)關(guān)閥控制特性的方法，針對(duì)電磁高速開(kāi)關(guān)閥受供油口壓力影響較大，動(dòng)、靜態(tài)特性變化大的特點(diǎn)，提出了適應(yīng)供油口壓力的自適應(yīng)雙電壓控制方法。開(kāi)發(fā)了適應(yīng)供油口壓力變化的電磁高速開(kāi)關(guān)閥控制器，試驗(yàn)和測(cè)試結(jié)果表明，采用本控制器后，電磁高速開(kāi)關(guān)閥對(duì)供油口壓力的適應(yīng)性得到了提高，在不同的供油口壓力情況下，電磁高速開(kāi)關(guān)閥特性趨于統(tǒng)一。該方法申報(bào)了發(fā)明專利；<

8、br>　?。?）注重應(yīng)用研究。電磁高速開(kāi)關(guān)閥涉及領(lǐng)域眾多，包括電磁場(chǎng)、機(jī)械、液壓、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)、材料科學(xué)、控制流量等多學(xué)科知識(shí)，其理論和應(yīng)用研究還有許多值得探索的領(lǐng)域。本文在理論研究與仿真研究的基礎(chǔ)上，更加注重應(yīng)用研究，重點(diǎn)從提高電磁高速開(kāi)關(guān)閥控制特性方法及紋波抑制兩個(gè)方面進(jìn)行了研究。
　?。?）注重工程化研究。硬件和軟件設(shè)計(jì)考慮了下一步實(shí)現(xiàn)工程化的需要，論文設(shè)計(jì)的電磁高速開(kāi)關(guān)閥自適應(yīng)雙電壓控制器，采用單片機(jī)作為控制核心，考慮