耐高压双向比例电磁铁的研究

针对传统比例电磁铁仅具备单向驱动能力的不足，提出了一种耐高压具有双向驱动能力的比例电磁铁.采用永久磁铁产生的极化磁场与线圈产生的控制磁场形成差动磁路作用于衔铁，使之实现双向驱动.在有限元模型的基础上分别仿真分析了该比例电磁铁在相同位置.不同激励安匝以及相同激励安匝、不同位置时的磁场分布，探讨了该比例电磁铁的位移-力输出特性成因及特性，仿真结果与实验结果吻合.该双向比例电磁铁能够有效消除零位死区，并具有良好的线性度、较小的滞环和较低的功耗.     

低惯量耐高压直动式电磁铁的静态特性仿真分析

针对传统数字阀用电-机械转换器运动惯量大, 不具备耐高压能力以及需要机械转换环节的 不足, 提出了一种新型低惯量耐高压的直动式电磁铁设计方案.永磁体产生的磁通与控制线圈产生 的磁通形成差动磁场, 产生使衔铁轴向运动的力.通过电磁场的二维有限元数值模拟, 得到该电- 机械转换器在不同条件下的磁场分布和力移特性.研究结果表明, 低惯量耐高压直动式电磁铁具有 近似正弦波的力位移特性和较大的输出力, 适合作为直动式数字阀的电-机械转换器.     

低功耗耐高压双向线性力马达静态力特性研究

针对电液伺服阀和比例阀电 机械转换器能耗较大的不足,研制了一种低功耗、耐高压双向线性力马达.该力马达基于永磁极化磁通与线圈控制磁通差动控制的工作原理,通过梯形极靴及凹槽等结构设计克服了位移 力特性的非线性,减小了非工作气隙,提高了电磁转换效率.通过建立有限元模型,仿真分析了该力马达在不同激励电流和位置下的磁场分布,探讨了该力马达的位移 力输出特性成因及特性。仿真结果与实验结果吻合,表明该力马达具有正磁弹簧刚度的位移 力特性、良好的线性度、较小的滞环和较低的功耗。     

仿水黾机器人驱动机构电磁铁的驱动特性研究

提出一种以电磁铁作为驱动通过解耦控制两驱动腿实现划水运动的仿水黾机器人新构型,研究了仿水黾机器人的电磁驱动特性,分析电磁铁的电流、电压、弹簧等特性参数与驱动机构的驱动特性及机器人速度性能间的关系,最后通过样机的实验来验证分析的正确性,从而实现了仿水黾机器人用电磁铁二元逻辑控制替代电机复杂伺服驱动的新构想.     

永磁屏蔽式耐高压高速开关电磁铁

为了提高电磁力、加快响应速度,提出一种永磁屏蔽式耐高压高速开关电磁铁,采用NdFeB稀土永磁材料作为磁屏蔽元件,减少漏磁并加快了动态响应.基于有限元方法建立电磁铁的动态数学模型,并通过实验进行验证,实验与仿真基本吻合,响应误差为3.2%,验证模型的有效性.在此基础上,对该高速开关电磁铁进行动态仿真,探讨永磁体长度、厚度、激磁方向,盆口高,耐压环厚度,隔磁片长度,前隔磁角和后隔磁角等结构参数对响应时间的影响规律.结合实际设计要求,结果表明,采用优化后的结构参数研制的永磁屏蔽式耐高压高速开关电磁铁在0.6 mm行程时的响应时间为2.20 ms.     

基于电流跟踪控制法的比例电磁阀驱动控制系统

在分析电流跟踪控制器参数变化对比例电磁阀流量滞环影响的基础上,设计了一种简单、可靠的比例电磁阀驱动控制系统.以比例电磁阀驱动电流脉动量作为控制目标,通过改变电流跟踪控制器的滞环宽度来精确地控制比例电磁阀的流量滞环.以STC12C5A60S2单片机为核心器件设计了比例电磁阀电流跟踪PWM控制系统,并通过比对实验,验证了该控制算法应用在比例电磁阀流量控制上的实用性.实验证明:该系统具有控制精度高、价格低廉、操作简单、运行稳定等特点.     

单电磁铁悬浮系统的指数趋近律滑模控制

根据电磁场理论,给出了磁场力与气隙、电流之间的函数关系,建立了单电磁铁悬浮系统的二阶非线性状态方程。以电流为控制量,设计了一种滑模控制器。为了解决滑模控制在单电磁铁悬浮系统控制中的抖振问题,在滑模控制器中采用指数趋近律。该控制器不但能够保证悬浮系统的各个状态趋于设计值,而且能够保证抖振振幅值呈指数衰减。同时,基于Mat-lab软件,对悬浮系统进行建模仿真。仿真结果表明:该滑模控制系统具有良好的动态性能和较强的鲁棒性。     

基于FPGA的单芯片交流伺服驱动系统

为研制高性能的全数字交流伺服驱动系统,设计了基于FPGA的单芯片伺服控制方案.采用现代EDA设计方法,使用Verilog硬件描述语言构建了永磁同步电动机矢量控制系统的坐标变换、空间矢量脉宽调制(SVPWM)、电流环、速度环以及串行通讯等电机控制模块的硬件逻辑电路,并进行了仿真验证,最后在Xilinx3S400 FPGA中实现了永磁同步电动机转子磁场定向控制.仿真和实验结果表明,系统具有很好的机械特性、力矩特性和动态性能,从而验证了使用FPGA设计高性能的全数字单芯片交流伺服驱动系统具有较高的可行性.     

基于磁场定向的PMSM电机级联PI控制器设计

介绍了PMSM同步电机磁场定向控制FOC(Field Oriented Control)的基本原理,建立了PMSM同步电机磁场定向多级联PI控制数学模型。为加强控制模型的抗干扰能力,系统在速度控制环、电流控制环和角度控制环前端分别引入带零点消除PI调节模块。同时为加强控制系统的稳定性和控制精度,通过单独控制电机电流的磁通(d轴)和转矩(q轴)分量控制实现磁场定向控制、磁极位置估算和速度跟踪。利用NXP公司强大的MCAT在线调试、仿真功能,对其电流、速度和磁极位置估算进行测试与仿真,验证磁场定向多级联PI控制数学模型的正确性。测试、仿真结果表明,该数学模型较好地反映了PMSM同步电机运行特性,在0V到电机额定电压全电压范围内,PMSM电机速度响应、跟踪,电流特性,磁极估算等,均有较好的控制效果,验证了控制模型的有效性。     

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％.     

Multi-domain modeling and simulation of proportional solenoid valve

A multi-domain nonlinear dynamic model of a proportional solenoid valve was presented. The electro-magnetic, mechanical and fluid subsystems of the valve were investigated, including their interactions. Governing equations of the valve were derived in the form of nonlinear state equations. By comparing the simulated and measured data, the simulation model is validated with a deviation less than 15%, which can be used for the structural design and control algorithm optimization of proportional solenoid valves.     

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.     

电磁成形用螺线管线圈电感的研究

线圈电感是研究电磁成形放电过程的基本物理参数。通过有限元法和解析法分别救解了电磁成形用螺线管线圈的电感,在解析法求解中分别将其等效为螺线管和圆柱线圈。最后将计算结果与实测结果进行了对比,得到了电磁成形用螺线管线圈电感的计算模型。     

竖笛演奏机器人的设计研究

随着科技的发展和人类生活品质的提高,以器械演奏为代表的娱乐机器人的发展尤为迅速。文章应用电磁铁组件、电磁比例阀、竖笛等器件,设计了竖笛演奏机器人的机械结构;编制计算机上位机软件,对乐曲的简谱进行输入并解码、编码,生成下位机可以识别、执行的代码;以ARM微处理器为控制核心实现竖笛演奏机器人的气流气压与流量以及手指配合运动的控制。通过调试,竖笛机器人实现了吹奏基本乐曲的功能。并对调试过程中存在的问题以及进一步的研究方向进行了讨论。     

高速电磁阀开启特性的光学测量

针对接触式传感器改变阀芯动态特性的问题,提出基于励磁线圈电流-电感特征的阀芯位移无传感器多项式模型,通过光学试验获取位移-电感耦合参数. 建立电磁开关阀磁路与电路的电磁耦合模型,得到励磁线圈时变电感与阀芯位移的函数关系. 搭建电磁阀光学测量试验系统,采用非接触式单束激光测量方法,在空气环境下捕捉阀芯位移. 建立阀芯电感-位移拟合算法,在25~29 V驱动电压、空气及油液环境下,对比电感求解与光学测量的阀芯位移. 结果表明,空气与油液环境下电磁阀电流-电感阀芯位移估计模型的平均估计误差分别为7.0%和9.2%,模型对驱动电压变化的敏感性小. 利用该模型可以较好地估计阀芯开启过程的位移变化.     

周期式高梯度磁选机磁系磁场的分析与应用

当励磁电流为200 A时,计算了周期式高梯度磁选机线圈轴线轴向和距轴线0.15 m处径向的磁感应强度,并运用ANSYS有限元分析软件分析了屏蔽铁铠和磁极对线圈磁场特性的影响,同时采用该设备进行了高岭土磁分离除铁实验. 结果表明,距线圈中心0.1 m轴线轴向为0.326 T的均匀磁场,随着与中心距离的增加磁感应强度大幅下降;距轴线0.15 m径向的磁感应强度很小,在端面效应的作用下达到最大值0.064 T;安装屏蔽铁铠和磁极,线圈中心均匀磁场的磁感应强度提高至0.95 T. 在矿浆流速为0.7 cm/s,背景磁感应强度为1.1 T下,一次磁选将高岭土的Fe2O3的质量分数由1.35%降至0.63%,白度由68%提高至89%.     

深海液压阀控热液采样器的研究

为了提高深海热液采样器的可靠性，提出了一种液压阀控式新型热液采样器的结构原理.热液采样器的流体控制单元采用了耐高温高压的海水液压电磁阀.从密封与润滑形式、气蚀抑制措施及材料选择方面介绍了研制深海液压阀的关键技术，进行了深海电磁铁的结构设计、深海电磁阀的结构设计，并就液压阀控式热液采样器的工作原理加以具体阐述.结果表明，相比步进电机驱动的热液采样器，液压阀控的热液采样器具有结构简单可靠性高的优点.热液采样器及其深海电磁阀可以满足深海热液口科学调查的要求.     

《用冲击法测螺线管轴线上磁感应强度》实验中螺线管及探测线圈的设计与改进

对《用冲击法测螺线管轴线上的磁感应强度》实验中使用的螺线管及探测线圈进行了重新设计和改进,教学效果良好。对测试数据进行了误差分析及计算。     

OPTIMAL CONTROL OF AN ACTIVE SUSPENSION SYSTEMEMPLOYING HIGH SPEED ON/OFF SOLENOID VALVE

Conventionalpassivesuspensionistypicallycomposedofcoilspringandhydraulicdampers.Toimproveridecomfort,thesepassiveelementsmustbesetonthesoftside,buttoimprovehandling,springsanddampersmustbemadestiffertodampwheelvibrationandreducebodyrollingandpitchingmotions.Thesecontrarypurposesformtheclassicsuspensiondesigncompromise.Differingfromapassivesuspension,anactivesuspensionhasitsownpowersource,andcancontinuallysupplyandmodulatetheflowofenergyandgeneratethecontrolforcewhichcanbeafunctionsofanyvariabl…