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2d数字阀流量规划补偿死区研究

中国机械工程 2014年第17期25卷 2369-2374页

作者：左强李胜阮健浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室杭州310014

阐述了2d数字阀的结构和工作原理,分析了2d数字阀死区产生的原因,针对传统的颤振补偿死区方法的不足,提出流量规划补偿死区的新方法,并研究了流量规划同时叠加少量颤振补偿技术。实验结果表明,采用流量规划补偿后,死区基本消失,但滞环... 详细信息

阐述了2d数字阀的结构和工作原理,分析了2d数字阀死区产生的原因,针对传统的颤振补偿死区方法的不足,提出流量规划补偿死区的新方法,并研究了流量规划同时叠加少量颤振补偿技术。实验结果表明,采用流量规划补偿后,死区基本消失,但滞环依然存在;采用流量规划同时叠加少量颤振补偿技术进行补偿,可以完全消除死区,滞环也明显减小,非线性度小于0.5%,能够达到伺服系统的要求。在死区补偿之后,该阀在25%满量程的正弦波控制下,-3 dB处幅频宽可达141 Hz。

关键词： 2d数字阀流量规划颤振死区补偿

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2d数字阀死区补偿及嵌入式控制器的研究

2D数字阀死区补偿及嵌入式控制器的研究

作者：朱何浙江工业大学

学位级别：硕士

电液伺服系统具有功率重量大、动态响应速度快、抗负载刚度大等优点,广泛应用于航空航天、船舶、装备制造等领域。2d数字阀是一种电液控制元件,不仅可以直接进行数字控制,而且其具有响应速度快、抗污染能力强、重复精度高等优点,其应用... 详细信息

电液伺服系统具有功率重量大、动态响应速度快、抗负载刚度大等优点,广泛应用于航空航天、船舶、装备制造等领域。2d数字阀是一种电液控制元件,不仅可以直接进行数字控制,而且其具有响应速度快、抗污染能力强、重复精度高等优点,其应用领域广泛,发展前景良好。本文的研宄对象为2d数字阀以及2d数字阀的嵌入式控制器,分析了2d数字阀的结构与工作原理,根据其静态流量特性,分析死区非线性因素,提出了死区颤振补偿,并进行了数学建模及仿真,减小及至消除死区的影响。为获得更好的流量特性线性度,进一步提出了流量规划,获得了更好的流量特性线性度。2d数字阀的电—机械转换器以步进电机为核心,进行了电—机械转换器的建模与仿真研究。并以此设计了2d数字阀嵌入式控制器,实现了步进电机相电流闭环以及角位移闭环,采用了相位补偿提高频宽,实现了死区颤振补偿和流量规划。同时为了提高安全性和环保性,增加了掉电保护和低功耗节能模式。此外还有过温保护、过流保护等功能。具体研究内容与成果如下：第一章,论述了数字阀的发展状况以及国内外对于流量特性的一些研究现状和电—机械转换器的国内外发展现状。同时阐述本论文的研究目的及意义。第二章,分析研究了2d数字阀的结构与工作原理,提出了死区非线性颤振补偿的概念,进行原理上的论述以及数学模型的建立及仿真。为优化流量特性线性度进一步提出流量规划补偿。对流量规划补偿进行了原理上的阐述以及流量特性曲线拟合的数学原理。第三章,用Matlab以及Simulink对2d数字阀电—机械转换器进行了建模与仿真,得出结论为在采用了二阶相位调整后,该控制器幅频宽达到了280Hz,相频宽为300Hz。第四章,对2d数字阀的嵌入式控制器进行了硬件以及软件上的设计。第五章,对2d数字阀嵌入式控制器进行了低功耗节能、掉电保护和动静特性等实验研究,得出2d数字阀嵌入式控制器频宽为240Hz。对2d数字阀进行了动静特性、死区颤振补偿和流量规划研究。2d数字阀的频宽120Hz。三个2d数字阀在未采用补偿前的线性度分别是7%、2%、10%,在采用死区颤振补偿与流量规划联合作用下流量特性曲线线性度分别为0.5%、0.8%、0.5%。第六章,概括总结本论文的主要研究工作和成果,展望今后需进一步研究的工作和方向。

关键词： 2d数字阀嵌入式死区颤振流量规划 simulink

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2d数字阀及电―机械转换器的研究

2D数字阀及电―机械转换器的研究

作者：邹正佳浙江工业大学

学位级别：硕士

电液控制元件作为连接电气部分与液压部分的桥梁,是电液伺服系统的核心部件,其性能优劣在很大程度上决定了电液伺服系统的好坏。随着计算机技术的发展与电液伺服系统应用领域的拓宽,对电液控制元件提出更高的要求,诸如:高频响、大流量... 详细信息

电液控制元件作为连接电气部分与液压部分的桥梁,是电液伺服系统的核心部件,其性能优劣在很大程度上决定了电液伺服系统的好坏。随着计算机技术的发展与电液伺服系统应用领域的拓宽,对电液控制元件提出更高的要求,诸如:高频响、大流量、数字化,抗污染能力强等。2d数字阀作为电液控制元件之一,具有抗污染能力强,响应速度快,重复精度高,直接数字控制等优点,能很好地满足上述要求。电―机械转换器作为2d数字阀的关键元件,其频响在一定程度上决定了阀的整体性能,所以也很有必要对电―机械转换器进行研究。混合式步进电机作为2d数字阀的电―机械转换器,具有抗干扰能力强、频响快、定位精度高,受摩擦力等非线性因素影响小等优点,但是也带来了控制方面的技术难题:（1）若按传统的步进方式进行控制,存在量化精度与响度速度之间的矛盾。虽然有研究者提出采用连续跟踪算法,但该算法只适用于开环控制,容易造成步进电机失步。（2）在工作过程中输入任意控制信号,要求转子能快速响应并能在任何位置精确定位,而电机不失步。本文的主要工作和成果如下: 1.针对频响快、数字化,抗污染能力强等要求,2d数字阀在结构上采用伺服螺旋机构。本文第二章对2d数字阀的伺服螺旋机构进行建模,并在Matlab环境下对其进行仿真。仿真结果为:阶跃响应时间约为1 ms;在输入幅值为最大阀开口25%的正弦信号作用下,对应-3dB,相位滞后90°的频宽约为150 Hz。 2.混合式步进电机作为2d数字阀的电―机械转换器,其频响影响到阀的整体性能。本文第三章对电―机械转换器进行了数学建模与仿真。仿真结果为:在输入幅值为最大阀开口25%的正弦信号作用下,对应-3dB,相位滞后90°的频宽约为230 Hz。 3.针对混合式步进电机作为阀电―机械转换器存在上述两个控制难题,本文专门设计了一个以dSP（TMS320F2812）作为主控芯片的嵌入式控制器,提出了同步式伺服控制算法,采用位置和电流双闭环系统,保证转子输出角位移对输入信号的实时跟踪。 4.搭建了实验平台,分别对电-机械转换器及2d数字阀的静、动态特性进行实验研究,实验结果表明它们具有良好的静、动态特性。电-机械转换器的实验结果为:阶跃响应时间约为6 ms;在输入幅值为最大阀开口25%的正弦信号作用下,对应-3dB,相位滞后90°的频宽约为210 Hz。2d数字阀的实验结果为:阶跃响应时间约为8 ms;在输入幅值为最大阀开口25%的正弦信号作用下,对应-3dB,相位滞后90°的频宽约为130 Hz。将实验曲线与仿真曲线相比较,结果吻合。 5.实验证明采用同步式伺服控制算法的2d数字阀具有良好的静、动态特性,实现了高频响,拓宽了应用范围,很好地解决了控制难题。若采用空心杯状的低惯量步进电机或三相混合式步进电机能进一步提高阀的频响。

关键词： 2d数字阀电―机械转换器动态特性阀控制器同步式伺服控制算法

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三通2d数字阀电-机械转换机构的设计

机床与液压 2015年第14期43卷 88-90页

作者：璩金超中国空空导弹研究院河南洛阳471009

针对三通2d数字阀传动机构和阀芯零位保持问题,设计了一种2d数字阀电-机械转换机构,实现了2d数字阀步进电机对阀芯径向运动的精确控制,并使阀芯在初始状态下轴向和径向保持在规定的零位位置。试验结果表明:该电-机械转换机构满足2d数字... 详细信息

针对三通2d数字阀传动机构和阀芯零位保持问题,设计了一种2d数字阀电-机械转换机构,实现了2d数字阀步进电机对阀芯径向运动的精确控制,并使阀芯在初始状态下轴向和径向保持在规定的零位位置。试验结果表明:该电-机械转换机构满足2d数字阀使用要求。

关键词： 2d数字阀电-机械转换机构零位保持

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2d数字阀阀芯受力分析及研究

流体传动与控制 2011年第6期 16-18页

作者：张宪裴翔吕梅蕾杨水燕阮健特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室(浙江工业大学) 浙江杭州310014

介绍了2d数字阀的基本结构及工作原理,提出了2d流量控制概念。研究了由径向力引起的液压卡紧现象。通过Fluent软件对数字阀内部进行流场分析,得出2d阀芯弓形槽处壁面所受的压力分布,并对阀芯受到径向力的原因进行了分析,提出了减小2d阀... 详细信息

介绍了2d数字阀的基本结构及工作原理,提出了2d流量控制概念。研究了由径向力引起的液压卡紧现象。通过Fluent软件对数字阀内部进行流场分析,得出2d阀芯弓形槽处壁面所受的压力分布,并对阀芯受到径向力的原因进行了分析,提出了减小2d阀阀芯卡紧力的一些措施。

关键词： 2d数字阀径向力阀芯流场分析

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基于CATIA的2d数字阀的模块化设计

流体传动与控制 2012年第1期 33-36页

作者：张啟晖李胜阮健张宪特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室(浙江工业大学) 浙江杭州310014

介绍了基于CATIA软件平台,设计2d数字阀的模块化设计思想。首先阐述了模块化设计方法的原理,然后根据产品的功能要求对2d数字阀进行模块划分,利用CATIA软件平台,设计出产品相应模块的机械结构,从而缩短设计周期,提高产品稳定性,降低经... 详细信息

介绍了基于CATIA软件平台,设计2d数字阀的模块化设计思想。首先阐述了模块化设计方法的原理,然后根据产品的功能要求对2d数字阀进行模块划分,利用CATIA软件平台,设计出产品相应模块的机械结构,从而缩短设计周期,提高产品稳定性,降低经济成本。

关键词：模块化设计 2d数字阀计算机应用 CATIA

φ6通径2d数字阀高频电-机械转换器的研究

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机电工程 2011年第2期28卷 191-194页

作者：李江龙阮健李胜浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310014

为提高数字伺服阀的频率特性和响应速度,对弹射系统用φ6通径,2d数字阀选用低惯量的两相混合步进电机作为其电-机械转换器,介绍了其工作原理并设计了2d数字伺服阀专用dSP控制器,采用电流和位置双闭环算法对其性能进行了实验研究。实验... 详细信息

为提高数字伺服阀的频率特性和响应速度,对弹射系统用φ6通径,2d数字阀选用低惯量的两相混合步进电机作为其电-机械转换器,介绍了其工作原理并设计了2d数字伺服阀专用dSP控制器,采用电流和位置双闭环算法对其性能进行了实验研究。实验结果表明,该电-机械转换器在幅值100%最大阀开口的阶跃信号输入下,上升时间为5 m s;正弦输入信号下,对应-3 dB的频宽分别约为305 Hz;其频响高于同类数字伺服阀用电-机械转换器。

关键词： 2d数字阀嵌入式控制电-机械转换器频率响应

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车辆换档用2d数字缓冲阀的研究

机械工程学报 2018年第20期54卷 206-212页

作者：张啟晖熊伟阮健关广丰熊庆辉王祖温江西理工大学机电工程学院大连海事大学船舶机电装备研究所浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室中国北方车辆研究所车辆传动重点实验室

传统的车辆换档液压缓冲阀主要依靠节流小孔以及弹簧的相互作用来控制离合器内油液的压力,使其在一段时间内缓慢的上升,但其调节灵活度低,适应性较差,为此首次提出采用2d数字技术应用于车辆换档缓冲领域,设计2d数字缓冲阀,利用2d数字先... 详细信息

传统的车辆换档液压缓冲阀主要依靠节流小孔以及弹簧的相互作用来控制离合器内油液的压力,使其在一段时间内缓慢的上升,但其调节灵活度低,适应性较差,为此首次提出采用2d数字技术应用于车辆换档缓冲领域,设计2d数字缓冲阀,利用2d数字先导阀芯产生的推力推动主阀芯运动,进而控制缓冲阀出口的油液压力。介绍2d数字缓冲阀的结构和工作原理,并建立2d数字缓冲阀的数学模型,利用Matlab和AMESim对其模型进行联合求解,最后进行仿真分析和试验研究。研究结果表明:2d数字缓冲阀的线性度为9.25%,滞环为0.106;2d数字缓冲阀输出油压实现了换档过程中离合器内油压的变化要求,其缓冲特性的控制精度达到10.52%;缓冲阀的仿真和试验结果趋势是一致的,验证了联合仿真模型的正确性。

关键词：换档缓冲阀 2d数字阀缓冲特性

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车辆离合器用2d数字缓冲阀缓冲特性研究

重庆理工大学学报（自然科学） 2020年第7期34卷 136-141页

作者：张啟晖熊伟阮健王祖温江西理工大学机电工程学院江西赣州341000 大连海事大学船舶机电装备研究所辽宁大连116026 浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室杭州310014

针对传统缓冲阀缓冲特性单一、适应性较差,导致电磁式缓冲阀控制精度不高的问题,利用2d数字技术应用于离合器油压控制系统中,设计了2d数字缓冲阀,阐述其结构和工作原理,建立数学模型,并进行仿真分析。仿真结果表明:2d数字缓冲阀的阶跃... 详细信息

针对传统缓冲阀缓冲特性单一、适应性较差,导致电磁式缓冲阀控制精度不高的问题,利用2d数字技术应用于离合器油压控制系统中,设计了2d数字缓冲阀,阐述其结构和工作原理,建立数学模型,并进行仿真分析。仿真结果表明:2d数字缓冲阀的阶跃响应时间约为55 ms,最大超调量约为18. 62%;在换挡缓冲过程中,其最大偏离量为0. 165 MPa,稳态误差为0. 056 MPa;输入不同的缓冲控制信号,阀的输出能够跟随输入变化。

关键词：离合器 2d数字阀换挡缓冲阀缓冲特性