电液比例阀PWM控制中的颤振信号分析

脉宽调制(PWM)技术以其高效、灵活和抗干扰能力强的特点被广泛应用在电液比例控制系统中。由于磁铁材料的磁滞和运动产生的摩擦力导致电液比例阀稳态特性存在明显的滞环现象,严重影响了电液比例阀的动态响应性能,改善滞环比较有效的方法是在驱动信号中叠加一定频率和振幅的颤振信号。针对反接卸荷式驱动电路的特点,详细分析了±24V脉宽调制信号在电液比例控制中存在的寄生颤振,另外,根据实验得出,在高频状态下通过改变PWM波的频率可以实现频率和幅度均独立可调的颤振信号,同时该颤振叠加方式使得电磁铁平均电流和颤振电流分别受PWM占空比和PWM频率独立调节。     

车辆换挡用数字比例溢流阀试验研究

该文改变PWM控制信号的频率和阻尼孔直径,对数字比例溢流阀进行了试验研究.通过多组试验数据对比,选定高速开关阀的工作频率以及阻尼孔直径大小,并利用MATLAB软件对采集的数据进行处理,得到数字比例溢流阚的输出压力随占空比变化的规律曲线.试验结果表明:PWM控制信号的频率为50 Hz时,既能保证有效占空比调节范围,又能满足系统的频率响应性能;阻尼孔直径为1 mm时,满足数字比例溢流阀的压力调节范围.     

电液比例放大器双边驱动电路设计及颤振信号比较研究

为提高数字式比例放大器对比例阀芯控制的精度和快速性,分析了常用反接卸荷式驱动电路的断流现象,提出了一种工作模式灵活的双边驱动电路及其控制逻辑。同时研究了数字式比例放大器颤振信号的叠加与作用效果,给出了一种将颤振信息融合于控制信号PWM占空比的颤振叠加实现方法;通过建模仿真和实验,比较了几种常用颤振信号对阀芯运动灵敏度和滞环的作用效果。研究结果表明:双边驱动电路及其控制逻辑可避免断流,提高比例阀芯定位精度,并且可实现比例方向阀快速换向;方波颤振在提升阀芯运动灵敏度和减小滞环方面优于三角波和正弦波颤振,叠加20%的方波颤振比无颤振叠加的阀芯滞环减小近40%,可显著改善比例阀的定位精度。     

电液比例阀用双向比例控制器的研究

为了实现电液比例阀的双向比例控制,研制了一种利用专门用于阀用直线电机控制的基于芯片LMD18200的电路来实现双向控制要求,利用模拟电路设计产生PWM信号占空比可调来实现比例控制要求的控制器。研究分析了电机控制芯片电路的控制过程,模拟电路产生的PWM信号的占空比和频率调节原理。理论分析和实物实验表明,所设计的比例控制器性能可靠。利用MATLAB曲线拟合出指令信号差值和PWM信号占空比的关系。通过线性回归验证,能够通过调节PWM信号满足双向比例放大的需求。     

比例电磁阀变频率PWM驱动方法

在挖掘机等工程机械中使用的嵌入式控制器普遍利用脉冲宽度调制(PWM)来驱动比例电磁阀。但由于PWM脉冲输出的特点和电磁阀自身电感特性的双重制约,使PWM驱动的比例电磁阀性能难以充分发挥,甚至会影响控制系统整体稳定性。因此,一种根据不同占空比改变PWM频率的方法被用于驱动比例电磁阀。控制器根据电磁阀控制需求的不同占空比,输出不同频率的PWM。测试结果证明,使用变频率PWM驱动比例电磁阀的方法可以在保证比例电磁阀二次压力稳定的前提下,维持自身的小幅震荡,同时降低比例电磁阀的功率损耗。     

混合动力变速箱中比例电磁阀变频控制研究

脉宽调制技术（PWM）依靠改变频率和占空比形成不同的目标电流,广泛用于比例电磁阀的驱动。但由于受到比例电磁阀磁路特性和脉宽调制技术的双重制约,使得比例电磁阀各项性能难以发挥,甚至影响整个液压系统的平稳运行。因此,根据目标电流变化以及控制环境不同而改变PWM频率的控制方法被用于驱动比例电磁阀。试验结果证明：使用变频的控制方法在维持比例电磁阀输出电流稳定的前提下,缩短了电流响应时间,维持了阀芯小幅颤振,降低比例电磁阀的功率损耗。     

脉宽调制中的颤振算法

脉宽调制以其高效、灵活、抗干扰等优势,成为电液比例阀的标准驱动方式.同时,通过给比例电磁铁施加颤振信号可改善阀心的动态性能.针对脉宽调制驱动中的频率和占空比两个控制参数,导出了低频时的寄生颤振计算式,结果表明其振幅和频率不能独立调节.高频时,通过改变占空比的方式可实现幅度和频率均可调的独立颤振.根据感性负载的电流特性,分别导出正弦波和三角波包络线的独立颤振计算式,数值仿真与试验结果相吻合.该算法特别适合于数字信号处理与控制系统.     

基于脉宽调制的电液比例阀控制电路的软件设计

在详细分析电液比例阀动态性能的基础上,给出了颤振信号需要根据输入控制信号的大小调节振幅和频率的原因。针对感性负载的特点,对颤振信号的形成进行了理论分析,提出了颤振信号的具体实现方法;导出了使用软件方式实现带有颤振功能PWM信号输出的运算表达式,并通过编程由单片机的中断服务功能实现了对功率放大电路的输出控制,以驱动电液比例阀。通过在线仿真和实物验证,在控制信号的基础上叠加颤振信号,有利于改善电液比例阀的响应速度和灵敏度。     

电液比例阀用控制器的设计

在分析电液比例阀静态特性的基础上,设计了控制器的硬件电路,提出了一种利用PWM信号产生阶跃信号的新方法,通过PWM信号占空比的阶梯式变化解决了被控系统压力或速度的无冲击过渡,有利于简化硬件电路。同时,给比例电磁铁施加一定的颤振信号和先导电流可以改善阀心的动态性能并减小流量死区。根据晶体管参数随温度变化会引起温度漂移的缺点,对传统的功率放大电路进行了改进,在一定程度上抑制了温度漂移。经过在线仿真和实物实验,验证了控制器的硬件电路设计的有效性和正确性,提高了其精度和稳定性。     

新型高速开关阀单片机PWM控制电路的设计及应用

主要介绍PWM高速开关阀控制电路的结构、工作原理及其具体的应用。经过试验表明,该控制系统利用其驱动电路及单片机的PWM等模块实现了高速开关阀的快开、快闭等特性。该系统具有开闭效果好、功耗低、PWM信号频率和占空比均可调节、控制信号频率适应范围广等优点。该新型PWM高速开关阀控制系统的开闭频率能达到毫秒级,能够精确地控制并在LCD显示执行元件的压力,实验结果表明该系统动态响应特性良好,在电气液控制系统中有广泛的使用价值。     

车用音圈式比例减压阀试验研究

建立了音圈电机的数学模型，结合实验测试，对车用音圈式比例减压阀的阶跃响应和频率响应特性进行了研究。结果表明：音圈式比例减压阀阶跃响应速度明显快于传统比例减压阀，阶跃上升阶段时间缩短53.3%，下降阶段时间缩短85%；音圈式比例减压阀的频率特性也优于传统比例减压阀，其压力能够很好的跟随电流且在5 Hz以下的低频区相位滞后较不明显，而传统比例减压阀存在30°的滞后。音圈式比例减压阀可以提高车辆电液系统压力控制精度。     

电子限滑差速器电液控制系统特性研究

 以某电子限滑差速器（ELSD）中的电液控制系统为研究对象，分析其电液回路的控制原理及响应特性。根据回路各部件间的机、电、液联动关系，建立系统的数学模型。并运用AMESim/Simulink建模仿真平台，搭建ELSD的液压仿真模型。基于该模型，分析ELSD活塞输出压力与脉宽调制（PWM）信号控制的高速开关阀之间的动态响应关系。研究PWM信号频率、占空比、车轮间转速差及差速器、高速开关阀设计因素对输出油压的影响。通过分析仿真实验结果，提出提高该系统响应速度及控制精度的方法。     

变速箱中比例电磁阀P-I控制算法的研究

在分析比例电磁阀工作原理的基础上,建立比例电磁阀电流控制模型进行仿真。仿真表明,电磁阀控制频率过低会使比例阀占空比与输出电流间的比例性变差,产生控制误差,因此要选取合适的PWM频率减小控制误差;根据感性负载的电流响应特性,以及混合动力汽车变速箱中比例电磁阀的工作频率要求,提出P-I控制算法并进行实验验证,试验结果表明该算法可以根据比例电磁阀电流动态响应要求计算出相应参数值,且满足控制需求。     

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。     

自动变速器主油压调节用数字比例溢流阀特性研究

开发了以高速开关阀为先导的自动变速器主油压调节用数字比例溢流阀,开展了其仿真分析和试验研究。针对数字比例溢流阀结构特点及工作原理提出建模假设条件,建立了该阀的数学模型。搭建了数字比例溢流阀试验平台,开展了该阀静态特性、对阶跃信号和占空比连续变化信号的响应试验研究。仿真分析与试验研究对比结果表明,仿真模型能够反映实际系统特性,所提出的假设条件合理;数字比例溢流阀的阶跃响应过程随阻尼孔直径和主阀弹簧预压缩量的减小,系统最低压力随之降低,压力响应时间变长;参数适当的数字比例溢流阀控制压力能随控制信号占空比近似线性变化,满足自动变速器主油压调节要求。     

Digital current regulator for proportional electro-hydraulic valves with unknown disturbance rejection

Solenoid current regulation is well-known and standard in any proportional electro-hydraulic valve. The goal is to provide a wide-band transfer function from the reference to the measured current, thus making the solenoid a fast and ideal force actuator within the limits of the power supplier. The power supplier is usually a Pulse Width Modulation (PWM) amplifier fixing the voltage bound and the Nyquist frequency of the regulator. Typical analog regulators include three main terms: a feedforward channel, a proportional feedback channel and the electromotive force compensation. The latter compensation may be accomplished by integrative feedback. Here the problem is faced through a model-based design (Embedded Model Control), on the basis of a wide-band embedded model of the solenoid which includes the effect of eddy currents. To this end model parameters must be identified. The embedded model includes a stochastic disturbance dynamics capable of estimating and correcting the electromotive contribution together with parametric uncertainty, variability and state dependence. The embedded model which is fed by the measured current and the supplied voltage becomes a state predictor of the controllable and disturbance dynamics. The control law combines reference generator, state feedback and disturbance rejection to dispatch the PWM amplifier with the appropriate duty cycle. Modeling, identification and control design are outlined together with experimental result. Comparison with an existing analog regulator is also provided.     

DCT离合器热负荷仿真研究

分析了双离合器式自动变速器中干式和湿式离合器的特点,着重对影响干式双离合器性能和寿命的因素进行了分析,其中滑摩导致的温升是影响的关键。建立了双离合器式自动变速汽车起步过程传动系统动力学模型,采用双离合器起步控制策略,进行了摩擦副压盘滑摩功仿真计算。利用ANSYS分析软件进行了摩擦副压盘瞬态温度场、重载坡道重复起步时压盘温度变化及压盘热容量对温升影响的仿真分析。