基于场路耦合的弹射式电磁线圈发射器动态特性研究

为准确研究弹射式电磁线圈发射器发射过程的动态特性,基于T-Ω法建立了弹射式电磁线圈发射器二维场路耦合的数学模型,采用牛顿-拉夫逊(Newton-Raphson)算法对EMCLCC场路耦合模型进行了求解,得到了EMCLCC发射过程中回路电流、电枢受力、电枢的速度和位移随时间变化曲线。可以看出弹射线圈内电流峰值远高于驱动线圈电流峰值,且对电枢的作用力远大于驱动线圈对电枢的作用力,因此弹射线圈与电枢的磁耦合更加紧密。     

铁精粉铁品位传感器结构优化

为研究铁精粉加工或贸易过程中铁品位的实时快速测试问题,给出了铁精粉铁品位测量原理和自感式铁品位传感器的设计方法,利用ANSYS12.0有限元仿真软件建立圆柱型铁精粉铁品位传感器的3-D电磁场仿真模型,对电感传感器谐波磁场进行了仿真分析,明确了传感器自感系数(线圈内径、线圈外径、漆包线匝数、线圈高度)分别变化时输出电感的相应变化规律.在此基础上,进一步建立正棱柱型铁品位电感传感器的3-D电磁仿真模型,得出正棱柱形铁品位传感器自感系数改变对输出电感的影响规律,与圆柱型传感器进行对比,确定铁精粉铁品位传感器最优结构型式和最佳结构参数组合,为进一步实现传感器性能优化奠定必要基础.     

基于新型正八边形励磁线圈的高精度电磁流量测量技术研究

受外界扰动和流速分布的影响,电磁流量计在进行流量测量过程中仍然存在测量精度不高的问题,改进电磁流量计励磁线圈结构是提高精度的重要手段之一.本文基于新型正八边形励磁线圈实现了电磁流量测量精度的提高,首先在研究权重函数优化原理的基础上,通过分析了正八边形线圈的磁场理论模型得出了基于均匀磁场理论的电磁流量计优化思路;其次,基于有限元分析软件建立了正八边形励磁线圈电磁流量计的仿真模型,确定了正八边形励磁线圈磁场分布最优的结构参数,并通过对比圆形和方形线圈同等条件下的权重函数分布,证明了正八边形线圈权重函数分布均匀性优势;最后搭建实验平台,进行磁场测试实验和流体测试实验进行验证.磁场测试结果表明,正八边形线圈电磁流量计磁感应强度在管道中心区域能够维持在2.063mT左右,总体磁感应强度波动范围在0.11mT以内,说明正八边形线圈磁场具有良好的均匀性;流体测试结果表明,当流量在0.743m/s-2.582m/s时,单点相对示值误差最大仅为0.950%,系统重复性误差在1.034%以下,经过优化后的系统提升了测量精度,对后续电磁流量测量计的励磁线圈设计具有指导意义.     

电子系统对ESD辐射耦合的实验研究

为了获得电子系统对静电放电辐射耦合的规律,为电子设备的静电防护设计提供理论和实验依据,在IEC61000-4-2静电放电抗扰度测试平台上,对电子系统进行了接触式静电放电,测量在不同放电电压、不同耦合电路参数时,电子系统的耦合电压峰值和耦合电流峰值,分析了耦合电压峰值、耦合电流峰值及两者的乘积与放电电压、电路参数的关系.实验发现,在一定的放电电压范围内,耦合电压峰值和耦合电流峰值都与放电电压存在很好的线性关系,且耦合电压峰值随耦合电路参数有规律地变化;耦合电压峰值与耦合电流峰值的乘积与放电电压之间存在二次函数关系.     

二维平动位移传感器的设计与标定

针对物体做平面运动时的二维位移测量问题,设计了一种变面积式电感二维位移传感器.分析了传感器的工作原理,设计了传感器的具体结构,在相互垂直的两个方向上分别放置U形铁芯和线圈,当衔铁在铁芯上方做平面运动时,线圈的电感发生变化,通过测量电路转换成与位移成正比的电信号.对传感器进行了标定试验,得到了传感器的静态性能指标：灵敏度为0.3016V/mm、线性度为±1.47%、回程误差±0.1%、重复性误差±0.16%.     

天然气发动机喷气电磁阀混合型驱动电路的研制

针对广泛使用的天然气发动机喷气电磁阀工作特点,设计了一种能够兼容电压型电磁阀、电流型电磁阀的混合型驱动电路.在驱动电流型电磁阀时为了减小驱动时的功耗,提供较大的启动力,采用在启动时提供较大的工作电流,使电流型电磁阀快速动作,之后,提供较小的工作电流以维持.同时在驱动电压型电磁阀时,电路也能够正常的工作.本设计可以达到混合喷气电磁阀所必需的性能特点.     

一种零电压零电流软开关直流变换器的研究

提出了一种零电压零电流软开关三电平直流变换器.利用耦合电感取代常规滤波电感，耦合电感所感应出的电压通过功率变压器反射回原边，使变换器在零状态时的循环电流减小至零，以实现内管的零电流关断.通过改变耦合线圈的匝比,可以任意设置用于电流回零的电压幅值，以调节电流回零时间.该变换器实现了外管的零电压开关和内管的零电流开关, 由于在零状态时一次侧不存在环流，减小了通态损耗, 提高了变换效率.实验样机验证了该电路的主要性能，电压电流实验波形显示了三电平的低电压应力特点和零电压开通、零电流关断的软开关性能.     

耐高压电涡流角度传感器研究

针对传统角度传感器量程小、频响低的不足,提出了一种具有耐高压特性的电涡流角度传感器.斜环状感应线圈配合半圆柱转子工作,使传感器的线圈电感和输出电压与转子角位移成比例.建立了有限元模型,在此基础上仿真分析了该电涡流角度传感器在不同转角下的磁场分布,探讨了其线圈电感变化的工作机理.试验结果与仿真结果基本吻合.该角度传感器具有良好的线性度和较大的工作量程,线性工作区段大于30°,非线性误差小于0.8％.     

共轨喷油器高速电磁阀电磁力影响因素分析

为研究关键参数对共轨喷油器高速电磁阀电磁力的影响,本文根据电磁耦合原理建立了考虑最大电磁力饱和现象的电磁阀电磁力数学模型,并基于该电磁力模型进行了参数分析。结果表明:电磁力随驱动电流的变化取决于电磁阀总磁阻和驱动电流范围。当电流小于4 A时,驱动电流是电磁力增加的主要因素,当电流大于4 A后,总磁阻成为制约电磁力增加的决定因素。在电流为10 A时,电磁力随气隙的增加而降低,且降低的程度逐渐增大、气隙直接影响气隙磁阻和电磁阀软磁材料磁阻的变化;电磁力随线圈匝数的增加而增大,但其增大的程度逐渐减小,这是电磁阀总磁阻对电磁力降低的贡献率随线圈匝数增加而增大造成的。     

一种新的电磁阀节能驱动电路

随着电磁阀在工业和日常应用的增多,其功耗越来越被人们所重视。通过对电磁阀驱动电路的研究,设计一套电磁阀节能驱动电路。不仅提高了电磁阀的响应时间,更重要的是降低了功耗,使电磁阀由工作在大电流状态下,变成大电流启动小电流维持的工作状态。减少了由电流过大引起的电磁阀线圈过热,增加了电磁阀的安全性。     

伺服比例阀的非线性建模与实验验证

针对伺服比例阀中存在的多种非线性因素,提出包含滞环、磁饱和、时变参数、摩擦、液动力等特征在内的阀整体模型.基于非线性电路原理,建立比例电磁铁的集中参数模型.在多个不同固定气隙下进行电磁铁的阶跃电压动态测试,获取一系列磁化特性曲线,通过曲线拟合和数据插值等方法建立电感、电磁力增益和耗散电阻等电磁铁关键参数的非线性函数式.根据动力学方程建立阀体机械运动部件的模型,采用直接测量和间接估算相结合的方法确定各项参数值.通过实验获取恒定压差下稳态液动力与阀芯开度的关系曲线,并提供拟合后的数学表达式.为验证伺服比例阀综合模型的准确性,设计开环和闭环2种测试方法.开环时直接给电磁铁施加恒定电压,并采集电流与阀芯位移的阶跃响应曲线;闭环时通过阀芯位置PID控制器,分别测试空载与加载时的阀芯动态响应特性.仿真和实验结果表明,仿真模型在同样的参数和测试条件下获得与实验相吻合的响应曲线,验证模型的有效性,为后续针对伺服比例阀的控制器开发和故障诊断等工作提供有效的工具.     

基于回油液阻的压力伺服阀啸叫分析

对压力伺服阀的啸叫问题进行仿真与试验分析,验证了滑阀级回油液阻增大会引起伺服阀啸叫. 基于机电系统分析软件AMESim建立压力伺服阀完整的仿真模型,对比分析仿真与试验的动静态特性曲线,验证仿真模型的正确性. 分析滑阀级不同的回油液阻对衔铁组件中弹簧管振荡幅值的影响;剖析产生自激振荡的条件和本质原因;探究伺服阀内部振荡的传递路径. 研究发现,伺服阀滑阀级回油液阻的变化,会引起力矩马达衔铁组件的自激振荡,通过合理优化滑阀阀芯回油间隙可以避免这部分伺服阀振荡啸叫;通过增大滑阀至喷嘴腔容积也可以切断振荡传递以消除伺服阀振荡啸叫.     

电磁阀开启过程动态响应特性有限元仿真研究

军工、汽车等行业对电磁阀的动态特性各项指标要求越来越高,而设计和开发快速、精确的电磁阀动态特性测试系统成本高、难度大。利用有限元方法,通过计算机仿真实现了对电磁阀设计方案的动态性能的预测与评估。首先,采用Ansoft Maxwell软件建立了某电磁阀的二维电磁场有限元仿真模型,计算电磁阀开启过程的动态响应特性,得到了其工作电流曲线等各种动态特性曲线。最后,进行变参数化设计,进一步研究了初始间隙、驱动电压、线圈匝数等参数对电磁阀开启过程动态响应特性的影响。结果表明,基于Maxwell的电磁阀动态特性有限元仿真能够在计算机上实现电磁阀开启过程动态特性的快速预测并分析评估电磁阀的各个主要设计因素对其动态响应的影响。     

压电陶瓷驱动精密流量阀的设计与建模

设计了一种精密流量阀,采用压电陶瓷驱动流量阀阀芯并控制其位移.在流量阀的减压出口处安装了金属橡胶,以消除流体通过节流口后压力剧烈变化所产生的纹波现象.设计了流量阀的结构,通过分析流经阀芯节流口以及金属橡胶的流体流量特性,基于节流阀芯的力平衡方程,建立了压电陶瓷驱动精密流量阀的电压 流量理论模型.在流量阀出口安装微压力/流量传感器并与控制器组成闭环控制系统,使得该流量阀具有自适应精密减压阀的功能.将减压阀与流量阀串联组合,可以实现对流体的精密减压与流量控制.多个相同的串联组合阀并联后具有数字比例调节阀的功能,在一定范围内可以实现对出口压力、流量的连续调节与控制.将该精密流量阀作为先导控制阀并与流量阀组合,成为具有高频响特性的精密大流量伺服阀.     

Temperature Compensation Algorithm for Hydraulic System Pressure Control

In this paper the control mechanism of solenoid valve is analyzed, which shows the solenoid valve control is actually the control of coil current. The response characteristic of coil current is related to coil inductance and resistance. The coil resistance is influenced greatly by the ambient temperature and the self-heating of coil, which affects the control precision of coil current. First, considering the heat dissipation mode of coil, the coil temperature model is established from the perspective of heat conduction, and a temperature compensation algorithm for hydraulic system pressure control is put forward. Then the hardware-in-the-loop testbed is set up by using the dSPACE platform, carrying out wheel cylinder pressurization tests with inlet valve fully opened at -40℃ and 20℃, and testing the actual pressure of wheel cylinder with the target pressures at -40℃ and 6.000 kPa/s (pressurization rate). The results show that the pressure control temperature compensation algorithm proposed in this paper accurately corrects the influence of resistance temperature drift on the response accuracy of wheel cylinder pressure. After the correction, the pressure difference is less than 500 kPa, which can meet the control accuracy requirements of solenoid valve, enriching the linear control characteristic of solenoid valve.     

Influence of eddy current on transient characteristics of common rail injector solenoid valve

Influence of eddy current on transient characteristics of common rail injector solenoid valve was studied in this paper. Experimental investigations of drive current and power source voltage of both drive current ascending and descending process were conducted on a common rail injector solenoid valve. A new discretizing calculation method of solenoid valve flux linkage was put forward for the first time based on the experimental results and drive circuit principle,and flux linkage of both drive current ascending and descending process were evaluated.New inductance calculation methods for drive current ascending and descending process respectively were also presented. Influence of parasitic inductance was evaluated. Results indicate that the air gap,under which the transient flux linkage of the solenoid valve is the biggest,varies with drive current due to eddy current.Flux linkage of drive current descending process is bigger than that of drive current ascending process under the same drive current and the same air gap width. Eddy current can reduce the delay between the time that drive current begins to descend and the time that armature begins to move downward. Inductance of drive current descending process is bigger than that of drive current ascending process over larger scope of drive current,but the difference becomes smaller with the increasing of air gap width. The differences of both flux linkage and inductance between drive current ascending and descending process are caused by the eddy current in core and armature materials.     

液控换向阀内流场及动态特性的数值模拟

为获得阀口型式对液控换向阀内流场和动态响应的影响,利用CFD和Matlab Simulink数值模拟软 件对该阀进行了分析．阀内流场模拟采用两相混合流和标准k-8模型;滑阀动态响应研究是基于滑阀运动 的物理方程在Matlab Simulink平台上开展的．对3种阀口流场进行稳态和瞬态分析,得到流量系数、入流射 流角度和滑阀所受轴向力．分析结果表明：阀口开度越小、流量越大,轴向力和气穴产生的可能性都增大;滑 阀运动速度越大,开阀过程产生气穴可能性越大,闭阀过程相反;阀口开度为2 mm,流量在35 L/min以下不 产生气穴;液动力方向始终为开阀方向,常用公式计算结果与实际不符．动态特性研究表明：K或V型阀口的 滑阀响应较快,但系统工作速度主要由阀口流量系数决定,应限制滑阀位移以避免振荡．阀口型式对液控换 向阀内流场和动态特性均有显著的影响     

压电驱动式高频电液伺服阀实验研究

为了提高电液伺服阀的频率响应特性,采用响应速度快、输出力大、刚性好的积层式压电驱动器作为伺服阀的前置级电-机械转换器.采用杠杆放大的方式对压电驱动器的输出位移进行放大,保证足够的流量输出;采用直接驱动阀芯的方式增强了抗污染能力以及动态响应特性;功率级滑阀采用内置方式,用单个压电叠堆实现了滑阀的双向控制.试制了压电伺服阀的样机,并对样机进行了静、动态测试.得出该阀的频宽大于1.2 kHz,流量为5.7 L/m in,抗污染能力达到ISO 4406 18/15.     

滑阀式换向阀三维流体速度场的数值模拟

阐述滑阀式换向阀的工作特点及工作过程,结合其工作特点选择了流体控制体积,给出了研究区域的边界条件.用有限元方法建立了液压换向阀的数学模型,得到了换向阀工作过程中的流场流体压力和流体速度的数值解,研究了换向阀工作过程中阀内部的流体速度沿圆周方向的分布规律,并为研究滑阀换向的其他特性参数(稳态液动力)奠定了基础.     

杠杆放大型直动式压电伺服阀动态特性

提出一种基于杠杆放大原理的直动式压电伺服阀。该阀采用大行程的压电叠堆作为驱动元件,经杠杆放大后的位移直接驱动功率级滑阀。采用解析法建立了阀芯运动机构的动力学模型,并对其进行了仿真分析。试制了杠杆放大型直动式压电伺服阀样机,并对样机的动态特性进行了试验测试。结果表明,该阀正向阶跃响应时间为0.54 ms,负向阶跃响应时间为1.08 ms,频宽约为1 kHz。新型伺服阀可以应用于振动试验台、疲劳试验台及需要快速反应的流体控制系统中,可提高系统的快速响应特性。