两级力反馈喷嘴挡板伺服阀建模与仿真

发布时间：2017-06-04 01:13

  本文关键词：两级力反馈喷嘴挡板伺服阀建模与仿真，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：两级力反馈喷嘴挡板伺服阀因其响应速度快、功率放大率高、线性好、死区小等优点，而被广泛应用于电液伺服系统中。然而由于缺少完善的数学模型，使力矩马达的设计仍采用经验的方式设计，没有系统的理论指导；此外现有伺服阀的整体动力学理论模型与基于机理的模型仿真结果以及实验结果存在较大的误差。因此，对两级力反馈喷嘴挡板伺服阀的整体动力学模型进行研究，对于指导喷嘴挡板伺服阀设计以及完善其整体数学模型具有十分重要的意义。 本课题采用理论推导、仿真和实验相结合的研究方法，对伺服阀力矩马达的数学模型和伺服阀整体动力学模型进行了研究。将导磁元件磁阻、永磁体磁阻以及永磁体的漏磁考虑在内，利用基尔霍夫定律对伺服阀力矩马达进行了磁路分析与电磁力矩的推导，得出了力矩马达输出电磁力矩线性化的表达式，并对磁弹簧刚度和电磁力矩系数的计算公式进行了修正，分析了导磁元件磁阻和永磁体磁阻对伺服阀力矩马达性能的影响。并采用AMESim对伺服阀力矩马达进行了建模仿真研究，以及采用SFL218伺服阀的力矩马达进行了实验研究，验证了所推导伺服阀力矩马达磁路模型的有效性。 通过上述对伺服阀力矩马达数学模型进行研究后，将衔铁挡板组件的运动当做一个二自由度运动系统，并将挡板处的压力反馈以及滑阀的动态考虑在内，，利用现代控制理论的方法对两级力反馈喷嘴挡板伺服阀进行数学模型进行了研究，得出了其整体动力学模型，并采用Matlab对两级力反馈喷嘴挡板伺服阀进行机理建模，将其仿真结果与AMESim模型仿真结果进行比较，验证了所推导两级力反馈喷嘴挡板伺服阀整体理论模型的有效性。
【关键词】：磁阻 电磁力矩系数 磁弹簧刚度 喷嘴挡板伺服阀 状态空间模型
【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】：2013
【分类号】：TH137.5;TP391.9
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状及分析9-12
• 1.2.1 伺服阀力矩马达的研究9-10
• 1.2.2 喷嘴挡板伺服阀的研究10-12
• 1.3 本文的主要研究内容和研究思路12-13
• 第2章 伺服阀力矩马达的数学模型13-32
• 2.1 引言13
• 2.2 伺服阀力矩马达的工作原理13-14
• 2.3 考虑导磁元件磁阻、永磁体磁阻和漏磁力矩马达的数学模型14-27
• 2.3.1 伺服阀力矩马达磁路分析14-17
• 2.3.2 伺服阀力矩马达电磁力矩的推导17-23
• 2.3.3 伺服阀力矩马达数学模型对比分析23-27
• 2.4 伺服阀力矩马达的模型仿真与理论计算27-31
• 2.4.1 伺服阀力矩马达模型仿真27-28
• 2.4.2 磁弹簧刚度和电磁力矩系数的理论计算28-30
• 2.4.3 结果分析30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 喷嘴挡板伺服阀的整体动力学模型32-48
• 3.1 引言32
• 3.2 喷嘴挡板伺服阀的工作原理32-33
• 3.3 衔铁挡板组件的数学模型33-37
• 3.3.1 衔铁挡板组件运动学分析33-34
• 3.3.2 衔铁挡板组件受力分析34-37
• 3.4 喷嘴挡板阀的数学模型37-40
• 3.5 滑阀的数学模型40-41
• 3.6 喷嘴挡板伺服阀的状态空间模型41
• 3.7 喷嘴挡板伺服阀的理论模型对比与模型仿真41-47
• 3.7.1 喷嘴挡板伺服阀的理论模型对比分析41-44
• 3.7.2 喷嘴挡板伺服阀的模型仿真44-46
• 3.7.3 结果分析46-47
• 3.8 本章小结47-48
• 第4章 力矩马达磁路模型实验研究48-54
• 4.1 引言48
• 4.2 实验台原理48
• 4.3 实验设备简介48-50
• 4.4 实验内容与结果分析50-53
• 4.5 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-59
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文59-61
• 致谢61

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本文编号：419657