基于NI-PXI平台的电液比例阀硬件在环仿真研究
【图文】：
2017年第5期液压与气动液比例阀传递函数模型，并对用于检测比例阀阀芯位移的线性可变差动变压器(LVDT)进行了硬件在环仿真，，最终用实际比例阀放大板控制虚拟的电液比例阀并获得了一定的成功，为今后电液比例阀测试方法的设计及优化提供参考。1研究对象研究对象为比例阀放大板VT-VＲPA2和与之配套的4WＲE6E16-21型比例阀，如图1所示，基本参数见表1。图1放大板与比例阀表1放大板与比例阀基本参数放大板控制电压/V±10激励正弦信号峰-峰值/V13．6激励正弦信号频率/kHz5．6比例阀固有频率/Hz25公称流量/L·min－116线圈内阻/Ω2．7线圈最高温度/℃1502硬件在环实现2．1硬件在环组成所采用的硬件在环仿真设备方案如图2所示，虚线部分为硬件在环仿真部分。PXI平台运行比例阀传递函数模型及完成LVDT反馈模拟，另采用实际比例阀电磁铁模拟放大板所需负载。图2硬件在环仿真设备方案比例阀放大板为待测设备，其控制信号加载在比例阀线圈上，通过PXI采集卡采集线圈负载的信号，将比例阀有关参数带入LabVIEW建立的传递函数模型，计算结果通过LVDT模拟反馈部分由PXI输出卡输出，即可实现闭环控制。硬件在环仿真电气结构如图3所示。图3硬件在环仿真电气结构图3右侧虚线内为硬件在环仿真电气结构部分，Δu，Δi分别为2个比例阀线圈上电压和电流;K为实验中得出的阀芯反馈增益;xv为阀芯位移;Uf为阀芯反馈电压信号。2．2比例阀模型比例阀模型在LabVIEW软件内可以通过控制仿真工具包来搭建传递函数。电液比例阀的输入控制信号为频率与占空比均发生变化的脉宽调制信号(PWM信号)，占空比的变化对应着比例阀电磁铁线圈电压的变化PWM信号在电磁铁上产生有效电流激励，产生的电磁力推动阀芯运动［9］。通过
n－116线圈内阻/Ω2．7线圈最高温度/℃1502硬件在环实现2．1硬件在环组成所采用的硬件在环仿真设备方案如图2所示，虚线部分为硬件在环仿真部分。PXI平台运行比例阀传递函数模型及完成LVDT反馈模拟，另采用实际比例阀电磁铁模拟放大板所需负载。图2硬件在环仿真设备方案比例阀放大板为待测设备，其控制信号加载在比例阀线圈上，通过PXI采集卡采集线圈负载的信号，将比例阀有关参数带入LabVIEW建立的传递函数模型，计算结果通过LVDT模拟反馈部分由PXI输出卡输出，即可实现闭环控制。硬件在环仿真电气结构如图3所示。图3硬件在环仿真电气结构图3右侧虚线内为硬件在环仿真电气结构部分，Δu，Δi分别为2个比例阀线圈上电压和电流;K为实验中得出的阀芯反馈增益;xv为阀芯位移;Uf为阀芯反馈电压信号。2．2比例阀模型比例阀模型在LabVIEW软件内可以通过控制仿真工具包来搭建传递函数。电液比例阀的输入控制信号为频率与占空比均发生变化的脉宽调制信号(PWM信号)，占空比的变化对应着比例阀电磁铁线圈电压的变化PWM信号在电磁铁上产生有效电流激励，产生的电磁力推动阀芯运动［9］。通过阀芯的位置反馈，比例阀放大板可以分别控制施加在比例阀两边线圈的PWM信号，形成对阀芯的闭环控制。1)电磁线圈电压差方程Δu=Kfdxvdt+LdΔidt+(Ｒa+rc)Δi(1)式中，L为线圈电感;Kf为线圈反电动势系数;rc、Ｒa分别为线圈和放大板内阻。2)衔铁组件力平衡方程md2xvdt2+Bdxvdt+Ktxv+Ffx=KiΔi(2)式中，m为衔铁组件质量;B为黏性阻尼系数;Kt为弹簧刚度;Ffx为稳态液动力;Ki为电流-力增益。3)稳态液动力变化量方程Ffx=Ksxv
【作者单位】： 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室;
【分类号】：TH137.52
【参考文献】
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【共引文献】
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本文编号：2518997
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