基于LVDT的二维（2D）电液压力伺服阀及其控制器的设计与研究

发布时间：2020-04-26 14:06

【摘要】：电液压力伺服阀是机电液高度集成的精密产品,目前,工业和军工领域对其需求越来越大,但只有少数国外厂商有能力研制,且抗污染能力较差,为满足军工领域的需要,在2D数字流量阀的基础上进行创新,设计出一种2D电液压力伺服阀,2D电液压力伺服阀相比其他结构压力伺服阀具有结构简单、压力稳定性好、抗污染能力强等优点,目前已受到航空和军工领域的青睐。为获得高性能电液压力伺服阀,以二维(2D)电液压力伺服阀以及控制器为研究对象,利用MATLAB对2D电液压力伺服阀的先导级阀芯、功率级阀芯以及电-机械转换元件进行数学建模并对功率级阀芯工作稳定性进行了分析,结合PID控制策略设计了电流和位置双闭环的PID控制器,并对2D电液压力伺服阀进行了大量的实验研究。其主要研究内容和成果如下:1.二维(2D)电液压力伺服阀结构的设计与改进。对阀芯阀套、电-机械转换元件、传动机构和LVDT传感器进行了设计与改进,并对LVDT传感器进行了深入的分析。2.二维(2D)电液压力伺服阀的数学建模及稳定性分析。建立了2D活塞和单级减压阀的数学模型,对2D活塞动态特性进行了仿真,分析了对2D活塞动态性能的影响因素,分析了单级减压阀的工作稳定性,并提出了挤压油膜缓冲结构来提高稳定性。3.PID控制器的设计。分析了PID控制策略,并设计了电流和位置双闭环作用的PID控制器,并完成PCB的制作与调试。4.二维(2D)电液压力伺服阀的实验研究。为了验证原理的正确性以及获取伺服阀动静态技术指标搭建了实验平台,对典型特性进行了实验研究。结果表明,二维(2D)电液压力伺服阀的滞环为1.26%,线性度为1.86%,频宽为70Hz,具有良好的动静态技术指标。
【图文】：

1-负载压力 2-回油口 3-回油喷嘴 4-力矩马达5-压力喷嘴 6-挡板 7-油滤 8-系统压力 9-阀芯 10-计量压力图 1-1 喷嘴-挡板式压力伺服阀[6]流管式压力伺服阀七0四所研制的射流管式压力伺服阀，这种阀为单向正增益负载压力。当力矩马达没有接收到电信号时，阀口是和回油口闭的，负载压力为零，这样设计的目的就是在非工作时，保马达接收到电信号时，就会驱动力矩马达偏转，这时射流管制腔内就会形成与力矩马达电磁力矩成比例的压力。这个油阀口打开与进油口连通，形成负载压力 PL。同时 PL反馈到阀芯向右移动，使阀口减小，最终阀芯处于稳定平衡状态，故而过以上分析可知，负载压力 PL与力矩马达控制电流成呈线性110

不利于高压控制，而且射流管接收器容易堵塞引起控制失调等问题。（3）直驱式压力伺服阀图 1-3 为南京机电液压工程研究中心研制的 FF-132A 型直驱式压力电液伺服阀，控制信号与压力传感器检测到的压力信号比较放大后驱动力马达，力马达产生与电流成比例的电磁力推动阀芯运动，，使阀口打开，控制阀口的开度来控制负载口的油液压力，压力传感器实时监测负载口的油液压力，并反馈到控制信号端，形成压力信号闭环负反馈。由于液动力的存在，线性力马达的电磁力不足以推动阀芯，会造成阀芯卡滞，造成压力失调，且压力传感器受温度影响较大，引起温漂问题。1-控制信号 2-压力传感器 3-放大器 4-力马达 5-对中弹簧 6-推杆 7-阀芯图 1-3 FF-132A 直驱式压力电液伺服阀[9]图1-4为博世(Bosch）公司的电液伺服比例压力阀，属于位移电反馈型伺服比例减压阀
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH137.52

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本文编号：2641578