直动式电液伺服阀动态特性研究

发布时间：2017-10-11 16:10

  本文关键词：直动式电液伺服阀动态特性研究

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【摘要】：直动式电液伺服阀由于具有抗污染能力好、制造成本低、静、动态性能优良、低滞缓、高分辨率、发生故障时能自动返回到阀芯对中位置等优点,在液压伺服系统中得到广泛应用。而目前关于直动式电液伺服阀的设计以及特性研究存在一些不太合理的假设或依赖于某些经验公式。本文对直动式电液伺服阀及其测试系统的动态性能进行了研究,建立了永磁直线力马达、直动式电液伺服阀与测试系统的数学模型,实现了对马达输出力及伺服阀动态特性的仿真及实验验证。本文采用理论分析、建模仿真与实验三者相结合的研究方法对驱动伺服阀工作的力马达进行研究。通过分析永磁直线电机的工作原理,在考虑马达永磁体漏磁、永磁体磁阻、导磁体磁阻、衔铁磁阻以及径向气隙的基础上推导出了永磁直线电机输出力的理论计算公式,再使用Ansoft公司的Maxwell电磁仿真软件建立马达的电磁模型并进行仿真。通过仿真结果、本文理论计算结果与传统公式计算结果的对比分析,验证了所推导的力马达公式的有效性。其次,使用功率键合图理论建立了包含伺服阀、测量液压缸、油管在内的整个伺服阀动态性能测试系统的功率键合图模型,并据此推导出相应的空间状态方程,在此基础上使用Matlab软件对所建伺服阀及测试系统模型进行仿真,得到伺服阀阀芯位移及输出流量的频率响应。最后,使用Moog D633直动式电液伺服阀搭建了伺服阀动态性能测试平台,对直动式电液伺服阀及其动态特性测试系统的频率响应特性进行了相关实验。通过实验结果与上文仿真结果的对比,验证了所推导数学模型的正确性。本文所推导的数学模型为其它直动式电液伺服阀系统的研究提供了参考依据。
【关键词】：直动式电液伺服阀 永磁直线力马达 Maxwell 功率键合图 频率响应特性 MATLAB
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137.52
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 研究背景与意义8-9
• 1.2 直动式电液伺服阀9-14
• 1.2.1 电液伺服阀的发展9-11
• 1.2.2 旋转力矩马达驱动式电液伺服阀11-12
• 1.2.3 直线力马达驱动式电液伺服阀12-14
• 1.3 国内外研究现状及发展趋势14-16
• 1.3.1 国内外研究现状14-15
• 1.3.2 发展趋势15-16
• 1.4 本文主要研究内容16-17
• 1.5 本章小结17-18
• 第二章 液压系统动态特性研究方法及建模理论18-26
• 2.1 液压系统动态特性研究方法18-20
• 2.1.1 传递函数分析法18
• 2.1.2 数字仿真法18-19
• 2.1.3 试验研究法19-20
• 2.2 功率键合图建模理论20-25
• 2.2.1 功率键合图的构成元素20-24
• 2.2.2 由功率键合图推导空间状态方程24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第三章 直动式电液伺服阀动态特性测试系统26-32
• 3.1 伺服阀动态特性测试系统原理26-27
• 3.2 直动式电液伺服阀工作原理27-29
• 3.3 永磁直线力马达工作原理29-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第四章 直动式电液伺服阀动态特性测试系统建模与仿真32-60
• 4.1 永磁直线力马达理论计算32-40
• 4.1.1 传统力马达理论计算32-33
• 4.1.2 本文力马达理论计算33-37
• 4.1.3 马达输出力理论计算结果37-40
• 4.2 永磁直线力马达建模与仿真40-47
• 4.2.1 Ansoft Maxwell电磁仿真平台40-41
• 4.2.2 永磁直线力马达建模与电磁仿真41-45
• 4.2.3 马达输出力理论计算结果与仿真结果比较45-47
• 4.3 直动式电液伺服阀及测量液压缸建模47-53
• 4.3.1 伺服阀、液压管路及测量液压缸的功率键合图47-48
• 4.3.2 伺服阀及测试系统数学模型48-51
• 4.3.3 模型参数确定51-53
• 4.4 伺服放大器及位移传感器建模53-55
• 4.4.1 伺服放大器数学模型53-54
• 4.4.2 位移传感器数学模型54-55
• 4.5 直动式电液伺服阀及其测试系统动态特性仿真55-59
• 4.5.1 MATLAB仿真平台55-56
• 4.5.2 模型仿真56-59
• 4.6 本章小结59-60
• 第五章 直动式电液伺服阀动态特性测试实验60-68
• 5.1 实验平台60-62
• 5.2 测量液压缸62-63
• 5.3 实验结果63-66
• 5.4 仿真结果与实验结果对比66-67
• 5.5 本章小结67-68
• 结论与展望68-70
• 结论68
• 展望68-70
• 参考文献70-73
• 攻读学位期间取得的研究成果73-74
• 致谢74

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本文编号：1013477