數(shù)字式大流量2D比例換向閥控制器的設(shè)計與研究.pdf

1、電液控制系統(tǒng)具有功率比量大、動態(tài)響應(yīng)速度快、抗負(fù)載剛度大等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶、裝備制造等領(lǐng)域。其中比例閥就是一種應(yīng)用較為廣泛的控制元件，相較于伺服閥，具有設(shè)計簡單、價格便宜、抗污染能力強等特點，在液壓界其重要性日益提高。2D比例換向閥是基于閥芯直動和繞軸旋轉(zhuǎn)運動兩個自由度，實現(xiàn)直動式與導(dǎo)控式于一體的新型比例閥，具有結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性高，抗污染能力更強，動態(tài)性能好以及能驅(qū)動大流量負(fù)載等優(yōu)點。而對于一款優(yōu)秀的比例閥，其性能的優(yōu)劣不

2、僅僅與閥本身有關(guān)，而且與其比例控制器有很大關(guān)系。目前市場上比例控制器多以模擬式為主，不僅功耗大，而且設(shè)計控制器時多以通用為目的，對于不同的控制對象，其控制效果相差較大。近年來出現(xiàn)數(shù)字式比例控制器，相比模擬式，其功耗和控制效果等方面均有很大優(yōu)勢，但也存在不具有針對性的缺點。因此，開發(fā)一款針對2D比例換向閥特點的比例控制器，提高2D比例換向閥的動靜態(tài)性能，具有重要意義。
　　本文在分析2D比例換向閥的工作原理與結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，并且重點分

3、析了影響2D比例閥動靜態(tài)性能的因素，針對這些影響因素，開發(fā)一款基于DSP2812芯片的數(shù)字式比例控制器。該控制器具有電流和位置反饋信號，通過PID可構(gòu)成雙閉環(huán)。針對大流量2D比例換向閥慣性環(huán)節(jié)較大，為了提高頻響，本文設(shè)計了高低壓驅(qū)動算法，僅通過軟件控制，簡單、方便;針對電-機械轉(zhuǎn)換器銜鐵位移變化引起磁通變化而導(dǎo)致電流波動，本文采用線性回歸算法，提高電流抗干擾能力;針對2D比例換向閥運動過程中摩擦力較大以及壓扭聯(lián)軸器的配合間隙影響其靜態(tài)特

4、性，本文采用顫振補償算法，改善靜態(tài)特性。另外，為了更好的控制2D比例換向閥，還對電-機械轉(zhuǎn)換器進行理論分析和數(shù)學(xué)建模。為了方便實時調(diào)節(jié)參數(shù)，本文設(shè)計了按鍵和LCD顯示。通過搭建實驗平臺，進行了實驗驗證，經(jīng)該控制器調(diào)節(jié)的2D比例換向閥具有良好的動靜態(tài)控制性能，其重復(fù)精度小于2％，線性度小于3％，最小滯環(huán)僅有2.07％，對應(yīng)-3dB、-90°的頻寬約為18Hz，階躍響應(yīng)的上升時間約為55ms，控制流量可達270L/min。實驗結(jié)果表明本文設(shè)