基于双线性插值控制策略的比例流量阀特性研究

当前液压调速阀通常采用机械式压差补偿器或动态流量器等方式实现输出流量的精确控制,但存在机械结构复杂、通流量小,以及输出流量受负载影响大等不足。提出一种基于双线性插值的流量补偿策略,并将该策略应用到以Valvistor阀为主阀的比例流量阀中,形成具有数字流量补偿功能的比例流量阀,其包括主阀、先导阀、压力传感器和流量补偿器,压力传感器的作用是检测反馈主阀进、出口压力;流量补偿器以主阀进、出口压力和设定流量为输入变量,经双线性插值计算后,流量补偿器输出流量校正控制信号,调节先导阀开口以补偿主阀口压差变化对输出流量的影响,从而实现流量的精确控制。建立该比例流量阀的简化数学模型（不考虑流量补偿器）,研究发现输出流量、先导阀输入电压与主阀压差平方根之间存在着线性关系,基于此特征,设计基于双线性插值算法的流量补偿器,并利用仿真和试验对该流量阀的动、静态特性进行研究;结果表明该流量阀输出流量具有良好的静态控制精度且受主阀压差变化的影响较小;若主阀口压差越大,则主阀芯动态响应会越快;对于由负载压力阶跃变化产生的主阀压差而言,若主阀压差越大,则系统流量抗干扰能力随之减弱。     

基于模糊PID的电液比例阀流量控制设计及分析

为了提高对电液比例阀的控制精度,设计了一种新型模糊PID位置控制器.通过液力传感器测试先导阀口压差,实现对先导阀芯位移的快速校正,再利用主阀完成功率流量的线性放大.以主阀位移期望值的偏差和偏差变化率,将此两个因素作为输入,对比例阀位移进行控制修正,并对比例阀模糊PID位置控制器进行AMESim-Simulink联合仿真...     

主动先导级控制的电液比例流量阀建模与仿真

高精度电液比例流量阀是很多重大机械装备中电液控制系统的核心部件，但采用压差补偿器或流量传感器控制流量，会降低阀的通流能力，增加系统功率损失和发热。因此，提出利用电机驱动液压泵作为先导级，连接Valvistor主阀，构造新的高精度电液比例流量阀，使主阀流量与先导流量成正比，其无论压差大小、正负皆可输出稳定的先导流量，达到提高流量阀的低压可控性和动态响应特性的目的。建立了新电液比例流量阀的数学模型，并建立其AMESim模型，对该阀的静动态特性的影响进行计算仿真分析，为进一步优化新电液比例流量阀结构提供依据。     

一种新型复合电液比例阀

目前,电液比例阀在注塑机以及其它领域得到广泛应用。我厂根据本地区情况,研制并开发了复合型电液比例阀。此阀在液压系统中起到了流量、压力双控制作用,可作为一种电液控制元件,用于各种液压控制系统。它除具有双重控制作用外,还具有节省能量、限压以及温度补偿等功能,起到一阀多用的效果。在液压控制系统中可取代多个溢流阀和流量控制阀。工作原理及结构从简化原理图可看出,阀内部基本上是由两部分来分别控制流量和压力。流量控制部分由大位移比例电磁铁控制的直动型节流阀和一个三通压力补偿阀。压力补偿阀用以检测节流阀进出口压差,实现流量的恒定。另一部分是一个较小功率的比例电磁铁,控制一个先导压力阀并带动主阀进行压力控制。此主阀与前面提到的三通压力补偿阀是一体的,因此压力阀控制了流量阀的出口压力,而流量阀因为有了压力阀的补偿作用,其输出     

有源先导级控制的电液比例流量阀特性研究

针对现有技术采用压差补偿器或插装式流量传感器控制流量,会降低阀的通流能力,增加系统的功率损失和发热;大流量场合只能通过阀开口面积间接控制流量,受负载变化影响控制精度低;低工作压力范围可控性差、动态响应慢;大通径采用三级结构,构造复杂等问题,提出用小功率伺服电动机驱动小排量液压泵/马达(有源)、结合液压晶体管(Valvistor),构造新的低能耗、高可控的电液比例流量阀。该方法可扩大阀的流量控制范围,提高阀在低压时的动态响应。建立阀的静态数学模型,分析获得影响阀负载流量特性最主要的因素是反馈节流槽预开口量大小;进一步建立阀的动态数学模型,获得主阀芯稳定条件。根据阀的结构组成,建立阀的仿真模型,仿真分析主阀各参数对主阀性能的影响。结果表明,反馈节流槽预开口量越小,主阀负载流量特性越好;主阀口压降越大,主阀芯响应越快;但由动态数学模型可知主阀口压降太大且先导流量较小时,阀的稳定性也会降低。研究也表明,在保证主阀良好的动态特性前提下,可通过使先导泵/马达转速随负载压力变化,实现对阀的流量补偿,从而改善阀的负载流量特性。     

二通插装式电液比例流量阀的仿真分析

为解决原始电液比例节流阀(结构简单但刚性差)负载变化大的执行元件的速度稳定性问题,基于Valvistor型液压插装阀的流量反馈原理,设计了具有较好的动静态特性的插装式流量反馈型电液比例流量阀,用位移传感器检测先导阀的位移,并对该原理的比例流量阀的动静态特性作了仿真分析,验证所提原理的正确性。     

新型高精度大通径电液比例调速阀的研究

针对现有大通径电液比例调速阀控制精度不高的不足，根据压差-电气-面积补偿原理，采用先导式阀体结构形式，设计了能对大流量进行精确控制的电液比例调速阀，测试并分析了新阀的性能。     

压差-电气-面积补偿型高压大流量电液比例调速阀的研制

现在工业上多采用压差补偿型比例调速阀或者流量反馈型比例调速阀 ,但传统的压差补偿型比例调速阀控制流量小 ,控制压力低 ,控制精度也不高 ;流量反馈型比例调速阀结构复杂 ,价格昂贵。为此作者根据压差 -电气 -面积补偿原理 ,采用先导式阀体结构 ,设计了能在高压工况下对大流量进行精确控制的比例调速阀 ,测试并分析了新阀的性能。     

先导式电液比例溢流阀的动态特性研究

以先导式电液比例溢流阀为研究对象,并结合其工作原理建立仿真模型,对先导式电液比例溢流阀动态特性进行研究分析。通过改变主阀上腔容积和固定阻尼孔R₁和R₂的孔径对溢流阀主阀口进口压力,先导阀口压力动态仿真曲线进行比较与分析,为溢流阀的研究设计和性能优化提供参考依据。     

挤压机节流调速系统的研究

以125MN挤压机为背景,针对用于125MN挤压机活动横梁速度控制的原有节流系统,存在阀的稳定性差,控制精度不高的缺点,提出一种以电液比例控制阀为先导阀并带位移传感器和压力传感器的新型大通径(80mm)水节流阀,对该阀阀芯位置控制原理、流量特性、控制策略以及先导阀-节流阀系统动态特性进行研究;并采用状态空间法建立了节流阀阀芯位移控制系统的数学模型,用Simulink对该模型进行仿真,得出该系统在输入为一阶跃信号下的节流阀阀芯的位移动态响应曲线和速度动态响应曲线,并分析该节流阀在实际应用过程中的动态响应特性;得出了节流阀阀心位置控制系统仿真模型的响应时间和超调量,以及在实际应用过程中的响应时间和超调量.     

某电液比例负载敏感多路阀滑阀的CFD数值研究

以LBF20型电液比例负载敏感多路阀的滑阀阀芯为研究对象,分析该电液比例负载敏感多路阀的工作原理及流量压力特性,建立以滑阀阀芯为中心的装配体,再通过CFD软件Fluent对三维流体域进行仿真,分析了不同阀口开度下流体域的速度、压力。研究表明:当进口速度与出口压力恒定时,随着阀口开度的增加,阀口处的最大速度值、最大压力值、进出口压差、射流角均逐渐降低;当进出口压差恒定时,随着阀口开度的增加,通过滑阀阀口的流量增加,流体域内压力变化梯度减小,减小了漩涡产生的可能性。研究结果对电液比例负载敏感多路阀系统的性能和结构优化具有指导意义。     

新型负载口独立控制阀的设计与仿真研究

针对现有负载口独立控制系统中流量控制技术成本高、应用少等问题，设计了一种带阀后压差补偿的负载口独立控制阀。采用二级结构，将A形半桥应用到主阀的先导控制。研究中，根据阀的结构特点对其进行数学建模，通过合理假设推导出电闭环控制时的传递函数并进行理论分析。通过传统计算的方法对该阀进行结构参数设计，基于阀口迁移理论设计了主阀U形节流槽，采用矩形窗口的先导半桥控制，流量低，压力灵敏度也较大。进一步在AMESim平台上建立电闭环阀的仿真模型，对其动静态特性进行仿真研究。     

用单片机和比例溢流阀实现负载传感控制

介绍应用单片机8098和“流量—压差变化—位移校正”原理控制比例溢流阀排油流量实现负载传感的方法。该方法使只能控制系统压力的比例溢流阀具有三通比例流量阀和比例溢流阀两个阀的功能,且比采用三通比例调速阀的系统节能效果更好。     

一种大流量高速开关阀的设计与实验研究

介绍了一种采用2D伺服阀作为先导控制级的双节流口并联输出结构的大流量高速开关阀的工作原理,通过理论分析和产品样机试验,研究了开关阀的泄漏特性、阀芯运动过程动态特性、阀口流动特性,并结合试验数据阐述了大流量开关阀设计中需注意的问题。该开关阀在10 MPa工作压力下,阀口开启时间约15 ms,进出口压差为2 MPa时的流量达到3000 L/min。     

π桥电液比例溢流阀负载特性

设计一种以G型π桥液阻网络为先导控制回路的新型电液比例溢流阀,分析该阀的工作原理,确定该阀的结构及设计参数。建立由π桥电液比例溢流阀液阻的流量压力方程和阀芯力平衡方程构成的稳态特性方程组,通过对稳态特性方程组的线性化处理,得到表述π桥电液比例溢流阀稳态流量压力特性的解析表达式,并由此推导出该阀在理论上实现调压偏差为零的参数表达式,为该阀的参数设计提供正确的计算方法。用数值计算方法计算液阻参数不同时的π桥电液比例溢流阀负载特性。研制π桥电液比例溢流阀样机,完成该样机在不同液阻参数条件下的稳态特性试验。试验与理论研究结果表明,π桥电液比例溢流阀具有比传统电液比例溢流阀更好的负载 特性。     

液压挖掘机振动掘削系统动态特性研究

以液压挖掘机振动减阻为目的,对振动掘削系统动态特性进行研究。为了从理论上分析系统特性,建立振动掘削系统数学模型,确立比例放大环节、电-机械转换环节、先导阀-主阀环节的传递函数。并建立振动掘削系统动态特性仿真模型,通过定压差压力突变法对阀芯位移、流量阶跃响应特性进行仿真分析,对振动掘削系统频率响应特性进行仿真分析。仿真结果表明:阀芯位移、流量阶跃响应调整时间分别为0.06 s、0.18 s,超调量分别为4.01%、3.17%;矩形波、正弦波、三角波三种波形下系统流量控制误差分别为8.27%、5.5%、7.2%。最后,以某90型液压挖掘机为平台对模型进行试验验证。     

基于先导压力补偿的插装式比例流量阀控制特性研究

采用比例阀作为先导级的Valvistor阀,具有结构简单、成本低、通流能力大、压力损失小等优点,主阀流量是先导阀流量的线性放大,在工业领域中应用广泛。为了提高Valvistor阀的控制精度和可靠性,提出在Valvistor阀内部机械反馈通道的基础上叠加一个压力补偿阀,控制先导阀流量,进而控制主阀流量,并利用Simulation X对阀控制特性进行研究。结果表明,新设计的阀控制精度高、动静态响应特性好。     

新型比例方向阀动态特性仿真研究

根据位移-先导流量反馈原理设计出一种新型三位四通比例方向阀,使新阀具有既可闭环控制,又可开环工作的容错控制功能。通过对整阀模型的线性化处理推导出一阶动态数学模型,分析了节流槽面积增益、阀芯面积比和阀口压差对系统转折频率的影响。利用多学科仿真软件SimulationX中的标准元件库和类设计器工具TypeDesigner建立了阀的液压系统模型,分别在时域和频域中对电闭环阀的动态阶跃响应和频率响应特性进行分析,对比仿真了不同阀芯面积比和节流槽面积增益对动特性的影响。研究表明:新的流量反馈型比例方向阀具有较高的闭环响应带宽和能量效率。     

同步阀原理性误差分析与全补偿理论的建立

通过分析传统同步阀误差产生的机理,提出原理性误差全补偿的设计理论,并根据该理论设计出一种具有三级结构的新型同步阀。用MATLAB定量分析负载压差和入口流量变化对可变节流口面积的影响,创新节流口形状,这种特殊的节流口形状能通过阀芯的线性位移补偿非线性误差。新型同步阀能适应大范围的负载压差和流量偏差,可以承受的最大偏载达到最大负载的40%,入口流量可在额定流量的正负50%内变化,从补偿原理性误差的角度提高了同步阀的精度。     

基于双线性插值法的比例方向阀死区补偿方法

为解决比例方向阀死区引起的流量非线性等问题,常常采用智能控制算法和死区补偿相结合的方法,这些方法往往都依赖于阀芯位移传感器和精确的比例方向阀模型,而对于无位移传感器的比例方向阀则无法应用,因此针对无位移传感器的比例方向阀,设计了能够不依赖位移传感器而进行死区补偿的双线性插值补偿策略。自研发的控制器采集压力传感器获取的进、出口压力值和输入电压值,进行双线性插值计算后输出校正后的电压值,以校正后的电压值代替输入电压值调节比例方向阀阀口开度以补偿死区,从而解决由死区引起的流量非线性等问题。试验结果表明,该死区补偿方法,可有效地减小无位移传感器比例方向阀的死区和滞环。