采用磁流体的力矩马达动态特性研究

发布时间：2020-04-15 07:34

【摘要】： 力矩马达作为伺服阀的电-机械转换装置,其动态特性对整个伺服阀的特性有较大影响。磁流体是一种在外加磁场作用下具有较大磁化强度的磁性液体,利用其磁化、阻尼和润滑特性的应用日趋广泛。本文提出利用磁流体的特殊性质,将磁流体添加到伺服阀力矩马达的工作间隙中,从而改善伺服阀力矩马达动态性能的方法。由于磁流体具有较大的导磁率,可提高力矩马达磁路效率、增大力矩马达的输出力矩和位移,从而增加伺服阀的输出流量;同时,利用磁流体的粘度特性,可增强力矩马达阻尼及抗干扰能力,从而增强伺服阀及伺服控制系统的稳定性。 本文对不添加磁流体和添加磁流体的力矩马达数学模型进行了研究,采用MATLAB/Simulink仿真软件,分析了力矩马达及磁流体参数变化时,力矩马达的动态特性,给出了时域和频域分析结果;采用高速激光位移传感器,对不添加磁流体和添加磁流体时,力矩马达的频率响应进行了实验研究,从而对数学模型及仿真方法进行了验证。在理论模型和实验数据的基础上,用最小二乘参数辨识的方法对力矩马达中的不确定参数及磁流体参数进行辨识,从而对添加磁流体的力矩马达进行了实验建模。最后,对干扰信号作用下添加磁流体和不添加磁流体的力矩马达动态响应特性进行了仿真研究,给出了磁流体作用下力矩马达的抗干扰效果。
【图文】：

图 1-1 电液伺服阀基本结构图Figure1-1 Structural diagram of servo valve可见，作为电—机械转换元件是连接电气器件和液压器件的桥梁，是阀甚至液压控制系统的关键元件之一[4]。在电液伺服阀各环节中，电换元件的响应速度最低，因此提高电液伺服阀的频宽和响应速度，必—机械转换元件的频宽，这一点对射流管式伺服阀来说尤其重要。射阀由于其优越的抗污染性、结构简单等特点，已在航空、航天、船舵到了广泛的应用。但是与目前普遍使用的喷嘴挡板式伺服阀相比，射阀由于射流管转动惯量大、响应速度慢和工作压力较高时射流管内流易产生较大的振动等缺点，影响了射流管伺服阀的进一步推广和使用，随着先进制造技术、新型功能材料的研制开发，使得提高电—机械性能成为现实，而且这已经成为电液伺服阀重要的研究发展方向。因要对如何提高电—机械转换元件进行深入的研究。 伺服阀力矩马达分类及工作原理

a)平动力马达 b)转动力矩马达图 1-2 动圈式力马达和力矩马达Figure1-2 Moving coil motor and torque motor动圈式力马达不仅结构简单，，而且线性行程范围大，线性好，滞环小。但工作频带宽度受动圈组件固有频率的限制、尤其当动圈直接拖动滑阀，运动部分质量较大，或湿式结构方案中，动圈受油的阻尼限制、其工作频宽较窄[6]。1.2.2 动铁式力矩马达永磁力矩马达是应用最为广泛的一种电—机械转换装置。这类机构可以产生旋转运动（力矩马达）或直线运动（力马达），所产生的力矩或力则与输入电流成正比，力矩马达较为常用，下图所示的力矩马达更是得到了普遍应用。这也是本文要研究的力矩马达类型。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH137

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本文编号：2628300