基于机器学习的水液压高速开关阀退化趋势预测

高速开关阀以其结构简单、响应速度快、抗污染能力强、稳定性好等优点得到了广泛的应用。水液压高速开关阀的工作介质黏性低,更容易因性能退化发生故障。提出了一种基于机器学习的水液压高速开关阀性能退化状态识别及退化趋势预测方法。搭建了高速开关阀性能测试试验台,将电流信号的变化作为高速开关阀的性能退化指标。根据高速开关阀性能退化程度,将其退化状态定义为正常期、退化期和严重退化期3个阶段。采用BP神经网络(BPNN)方法对高速开关阀的退化状态进行了识别,并采用粒子群优化长短期记忆模型(PSO-LSTM)方法对高速开关阀的退化趋势进行了预测。使用高速开关阀的性能退化试验数据对提出模型的有效性进行了检验,结果表明该方法具有较高的预测精度。     

影响高速开关阀响应特性的主要设计参数分析

为研究影响数字比例阀先导级高速开关阀响应特性的主要因素,以常闭高速开关阀为研究对象,阐述了该阀结构特征及工作原理,分析了数学机理,运用ANSYS电磁仿真软件建立高速开关阀轴对称二维瞬态电磁模型。通过对高速开关阀电磁特性分析及实验测试,验证了所建模型的正确性。基于该模型在不同线圈匝数、阀芯质量、线圈内阻、复位弹簧刚度、衔铁与挡铁吸合接触面积时,对高速开关阀阀芯运动各阶段进行动态模拟,分析了影响高速开关阀响应特性的主要设计参数。结果表明:线圈匝数对高速开关阀响应速度的影响最大,当线圈匝数增加67%时,高速开关阀开启时间延长27.8%,关闭时间延长11.6%,总响应时间延长21.6%;线圈内阻、阀芯质量与复位弹簧刚度3个因素对高速开关阀响应速度的影响次之,环形接触面积对高速开关阀总响应时间影响较小,磁轭壁厚对高速开关阀运动各阶段响应时间基本没有影响。     

高速电液执行器的性能仿真及研究

针对高速开关阀流量限制导致的单高速开关阀驱动的电液执行器响应速度慢的问题,在对应用于活塞式变排量压缩机上的高速电液执行器进行性能分析的基础之上,提出了高速开关阀作为先导阀、二级机械阀作为配流阀的方案,建立了数学模型,并进行了仿真.仿真结果证明,电液执行器的响应时间可以满足实际工况要求,同时电液执行器采用先导式结构,系统只需要输出一个高速开关阀的开关信号即可控制配流阀门的启/闭,与多高速开关阀并联驱动相比,减少了电控阀的数量,提高了系统可靠性.     

基于AMESim的高速电磁开关阀动态特性研究

根据高速电磁开关阀机电液结构,采用AMESim建立了高速电磁开关阀仿真模型,基于该模型对高速电磁开关阀在PWM信号下进行动态特性仿真,通过PWM信号、电流、阀芯位移间的动态响应关系,分析了脉冲调制(PWM)控制信号对高速电磁开关阀动态特性的影响,对从信号控制方面改善高速电磁开关阀性能提供理论基础。     

涡轮增压系统用高速开关阀静态特性的研究

高速开关阀的空载流量及压力特性是表征其静态特性的主要曲线。根据高速开关阀的结构、工作原理及ISO6358国际标准计算其流量特性,理论分析高速开关阀的静态特性;基于AMESim建立高速开关阀仿真模型,并对其实际静态特性进行仿真分析。     

基于AMESim的自动液力变速器高速开关阀动态仿真研究

以某型自动液力变速器高速开关电磁阀为研究对象,针对建模和开关阀部分主要参数对响应特性的影响进行了研究。分析高速开关阀的工作原理,建立了机械、电路和磁路数学模型,运用AMEsim软件建立了高速开关阀仿真模型,并分析了线圈匝数、励磁电压、介质压力等参数对高速开关阀位移响应的影响。仿真结果与性能检测试验数据对比表明,仿真模型能够比较准确地描述开关阀的动态性能,为高速开关阀特性和参数优化的研究提供理论参考。     

高速开关阀的研究现状

介绍了近年来高速开关阀的典型实例,从电-机转换器结构的创新、阀体新结构的研制与新材料的应用3个角度,阐述了高速开关的工作原理及响应时间,分析了现有的高速开关阀的性能及优缺点,探讨了高速开关阀的发展趋势.     

脉宽调制先导级高速开关阀特性研究

在大型工程机械和农用车辆上,广泛采用电液比例阀作为工作装置控制元件。PWM先导级高速开关阀在100 Hz时良好的开关性能是决定电液比例阀性能的重要因素。该研究建立了高速开关阀的数学模型,并应用基于Simulation X系统的PWM高速开关先导阀的仿真模型,对高速开关阀阀芯位移响应特性进行研究,分析了弹簧刚度、工作气隙、衔铁质量、线圈电流等参数对阀芯位移响应的影响以及高速开关阀的流量特性,给出流量控制时PWM占空比的修正公式。     

多电压复合驱动的高速开关阀性能研究

高速开关阀是数字液压技术的核心元件.高速开关阀的动态特性是决定数字液压技术响应速度和控制精度的关键.提出多电压复合驱动策略,通过预加载方法优化了高速开关阀启闭初始电流,并结合电流反馈和数字逻辑触发机制,实现了 5个驱动电压的自适应切换,最大程度上确保了高速开关阀的快响应切换和低功耗驱动.理论分析探究了初始电流和驱动电压对高速开关阀动态特性的影响规律,并基于该规律得到了改善高速开关阀动态特性的方法.搭建了高速开关阀仿真模型,开展了动态性能试验,通过直接测试和间接测试两种方法对所提出的多电压复合驱动方法的有效性进行了验证.结果表明,相比较于双电压驱动方法,多电压复合驱动方法在不增大驱动电压的前提下,通过优化启闭初始电流,大幅提高了开关阀的响应速度,减少开启滞后时间66.7％、缩短关闭滞后时间87.5％,并能改善高速开关阀流量控制特性,将其流量线性范围扩大了 17.1％,同时还降低热功率损耗64.8％,减小工作钢球压迫受力,延长高速开关阀使用寿命.     

大流量气动高速开关阀的优化设计

针对大流量高速开关阀切换时间长的问题,对高速开关阀流量特性进行了分析,获得了电磁铁工作气隙与阀芯直径的匹配关系;对高速开关阀动作过程进行了分析,建立了开关阀运动耦合瞬态场模型;对电磁铁结构参数进行了Ansoft Maxwell2D仿真,研究了衔铁中心开孔大小、衔铁厚度、绕组匝数对开关阀开启时间的影响。在理论仿真分析的基础上,提出了一种兼顾响应时间的大流量高速开关阀。研究结果表明,经过优化后的开关阀,在进口压力为7 bar时,流量可达720 L/min,而切换时间仅为9.5 ms。     

高速开关阀高频脉宽调制控制有效占空比工作范围的拓宽

高速开关阀在高频脉宽调制(Pulse width modulation,PWM)控制下阀芯可悬浮在某一开度,调节占空比即可改变阀口开度,实现对流量和压力的线性控制,因此在车辆控制系统得到广泛应用。但我国自主开发的高速开关阀PWM控制的有效占空比工作范围小,阀芯较易全开或全闭,为提高阀的可控性和控制精度,需要研究拓宽占空比的工作范围。基于汽车电子稳定程序(Electronic stability program,ESP)的高速开关阀,深入分析阀芯液动力的影响因素,应用AMESim、Matlab软件建立ESP液压系统的联合仿真模型,并经过试验验证,通过仿真得出阀座锥角、入口孔径对阀芯位移的影响,提出拓宽PWM控制占空比有效工作范围的关键参数,为高速开关阀的设计开发提供参考依据。     

基于PWM控制的高速开关电磁阀在汽车防抱死制动系统中的应用

在汽车防抱死制动系统(简称ABS)的控制过程中,一般是由电子控制单元控制二位三通的高速开关电磁阀来实现制动轮缸的压力增压、保压和减压三种状态的控制.为了提高系统的响应速度和控制精度,研究采用PWM控制高速开关电磁阀的液压制动式防抱死制动系统,分析了PWM控制原理、高速开关电磁阀的工作特性以及高速开关电磁阀在汽车防抱死制动装置中的具体应用.     

先导式高速开关阀的优化设计与动态仿真

针对一种主阀为滑阀结构的先导式大流量高速开关阀控制腔面积的优化设计问题,首先对主阀芯进行了动力学分析,得到先导阀与主阀之间参数匹配的优化目标函数,依据该目标函数对一个具体的先导式大流量高速开关阀的控制腔面积进行优化设计。为验证理论优化的结果,基于AMESIM平台建立了该先导式大流量高速开关阀的精确仿真模型,通过动态仿真对控制腔面积进行优化,所得结果与理论分析优化的结果基本一致。研究结果表明,主阀芯换向时间与控制腔面积之间为非单调关系,存在一最佳控制腔面积使主阀换向时间最短。     

基于高速开关电磁阀PWM控制的汽车ABS研究

在汽车防抱死制动系统的控制过程中,一般由电子控制单元控制二位三通高速开关电磁阀来实现制动轮缸压力的增压、保压和减压3种状态控制.为了提高系统响应速度和控制精度,采用PWM控制高速开关电磁阀的液压制动式防抱死制动系统,分析了高速电磁开关阀结构型式及工作原理、PWM信号控制的ABS系统以及PWM信号控制过程.     

液压转阀技术现状及展望

液压转阀利用阀芯相对阀体做旋转运动来实现油路的开闭和换向。作为一种液压控制元件,它具有结构简单、工作频率高、抗油液污染等优点,可以广泛应用于高速换向、高速激振的液压系统中。本文简要介绍了国内外液压转阀研究现状,指出了现有液压转阀尚存在的问题,并对下一步的研究方向进行深入剖析,为以后的研究奠定基石。     

基于超磁致伸缩致动器的脉冲喷射开关阀建模与仿真

利用超磁致伸缩致动器(Giant magnetostrictive actuator, GMA)应变率大、响应频率高的优点和脉冲喷射装置的结构特点设计了基于GMA的脉冲喷射开关阀,分别分析GMA和脉冲喷射开关阀本体在动态工作条件下的系统传递函数,综合分析后建立阀的流量、喷射速度与驱动电流之间的系统方框图和传递函数。Simulink的开关阀动态仿真结果显示,基于GMA的脉冲喷射开关阀的工作频带宽度大于400 Hz,可满足大部分喷射装置的工作要求。GMA位移扫频试验结果表明,该模型在低频范围内可正确反映开关阀的动态特性,高频范围内需考虑温度和磁滞的影响。     

电液式无级变速器速比最优控制系统设计

针对传统电液式CVT速比控制系统存在的结构复杂、可靠性低等缺点,设计了CVT速比最优控制系统。采用PWM高速开关数字阀代替传统比例阀,建立了考虑电磁特性的PWM开关阀数学模型。简化CVT速比液压系统,建立了PWM阀控缸数学模型。应用离散系统二次型最优控制理论优化控制参数,设计了最优控制器。在Matlab环境下进行了起步加速、减速工况的CVT速比控制仿真试验。试验结果表明,所设计的CVT速比最优控制系统的稳态特性和动态特性良好,能够保证实际速比对目标速比的有效跟踪。     

离合起步用高速开关阀工作特性与驱动方法研究

在普通脉宽调制(PWM)信号驱动下,高速开关电磁阀的开启和关闭时间较长,反应慢,影响了高速开关电磁阀的控制性能。为了进一步提高高速开关阀的控制性能,在分析高速开关阀工作特性的基础上,提出了多路混合驱动方法,缩短了高速开关阀的开启和关闭时间,减小了压力控制时的压力波动,改善了高速开关阀的控制性能。在汽车离合器起步控制中,使用该方法很好地改善了汽车的起步性能,发动机转速比较平稳,从动盘转速增加趋势的波动较小。     

一种大流量高速开关阀的研究与设计

介绍了一种新型的大流量高速开关阀,它采用二级控制,先导阀采用特殊心结构,并以超磁致伸缩驱动器作为电-机转换装置,大大提高了阀的切换速度及开关频率;主阀采用球阀结构,密封性好,响应速度快。试验结果表明,该阀切换时间为8～10 ms,最大输出流量达到120 L/min。与压电晶体式高速开关阀比较,能够获得更大的输出流量,而耗电功率却大大降低,是一种很有前途的高速开关阀。     

一种新型液压高速开关阀的设计与研究

介绍了一种新型的液压高速开关阀 ,它采用了超磁致伸缩驱动器和锥体式阀芯结构。该阀具有很高的切换速度和频率 ,可以用来作为大流量高速开关阀的先导控制阀 ,也可以在小流量回路中直接作为控制阀使用。