基于压差数字补偿原理的比例流量阀特性研究

发布时间：2020-04-05 11:02

【摘要】：比例流量阀是液压控制系统中的核心元件之一,其可对液压系统输出流量进行连续比例地控制。插装式比例流量阀具有通流量大、密封性好和机械结构简单等优点,因而在重型装备液压控制系统中得到广泛应用。比例流量阀的缺点是输出流量容易受到阀口压差干扰,致使输出流量不稳定。为了克服该问题,目前的方法是采用压差补偿器以维持阀口压差恒定或采用插装式动态流量传感器检测反馈输出流量;上述方法虽然在一定程度上能满足工业应用要求,但也存在明显的不足,如通流能力小、系统损耗大,流量控制精度低、以及结构复杂。本研究提出一种基于压差数字补偿原理的两级插装式比例流量阀,其由具有流量放大功能的Valvistor阀(主级)、高频响比例方向阀(先导级)、流量补偿控制器及压力传感器组成,由压力传感器将主级进、出口压差反馈到流量补偿控制器中,经过双线性插值计算后输出流量校正控制信号,从而实现系统输出流量的精确控制。在此基础之上,进一步构建了流量观测器,以提高比例流量的控制精度。论文首先利用Valvistor阀数学模型,获得了系统输出流量、先导控制电压及主级压差平方根之间的线性关系;继而建立了数字流量补偿模型,设计出以双线性插值算法为控制策略的流量补偿控制器。利用Simulation X软件对该流量阀的动静态特性进行分析,并搭建试验台对其进行验证,仿真与试验结果表明:该流量阀具有较高的静态控制精度且输出流量基本不受负载变化影响;主级压差越大,阀芯动态响应越快;负载压差发生阶跃变化时,压差越大,系统流量抗干扰能力减弱。此外,仿真结果表明流量观测器可提高比例流量阀的动静态性能特性。
【图文】：

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太原理工大学硕士研究生学位论文第二章电液比例流量阀工作原理及数学模型本章对基于压差数字补偿原理的比例流量阀的工作原理进行介绍，并建立该阀型，通过合理假设对其进行简化，通过对数学模型的推导和分析，为所采取的提供理论指导。该阀主级采用流量—位移反馈原理的 Valvistor 阀，，先导级采用例方向阀，流量校正功能由流量补偿控制器和压力传感器完成。主阀口压差由测并反馈到控制器中，经双线性插值计算后输出流量校正控制信号，从而减小波动对输出流量控制精度的影响。工作原理

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纵坐标输出流量（L/min）分别取 20、40、60、80、100、12之后开始采集数据，先将泵压力调整为恒压 2MPa，然后调节先导阀控感器显示阀的流量（L/min）依次是 20、40、60、80、100、120、140流量的电压值记录下来，填入二维表。然后将泵压力值（MPa）分别设0、12，重复上面的方法记录数据，直到将二维表完成。集到的所有数据拟合之后便可得到如图 2-3 所示的tq — p —pu 曲流量补偿模型，其中 X 轴表示流量补偿控制信号，Y 轴表示主阀压Z 轴表示输出流量。为了更好观察式(2-14)中、、三者之面映射到如图 2-4 所示的tq p 二维平面坐标系中，并取 12 组、1.5、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10。由图 2-4 可看出：当一存在近似线性关系，且的斜率随增加而增大。该现象与式，验证了数学模型的正确性。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH137.52

【参考文献】