基于位移流量反饋原理的電液比例流量閥特性研究.pdf

1、插裝式比例流量閥具有低泄漏、通流量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在近幾十年獲得了迅猛發(fā)展。上世紀(jì)80年代Andersson教授提出基于位移-流量反饋原理的Valvistor閥，其主閥輸出流量是先導(dǎo)閥流量的線性放大，已在各工業(yè)領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用。因此對(duì)影響其靜動(dòng)態(tài)性能及穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行研究，對(duì)該類(lèi)型閥的設(shè)計(jì)與性能的提高具有重要的理論意義。
　　本文首先對(duì)Valvistor閥進(jìn)行理論分析，根據(jù)該閥的工作原理與流量連續(xù)性方程，建立了該

2、閥的非線性數(shù)學(xué)模型，通過(guò)合理假設(shè)及線性化處理，將其簡(jiǎn)化為一個(gè)一階系統(tǒng)，由勞斯判據(jù)得出該閥穩(wěn)定性條件，利用數(shù)學(xué)模型分析了各參數(shù)對(duì)閥芯穩(wěn)定性及靜動(dòng)態(tài)性能的影響，之后使用Matlab繪制該系統(tǒng)的根軌跡圖，通過(guò)根軌跡對(duì)該閥的性能與穩(wěn)定性進(jìn)行分析，并與代數(shù)判據(jù)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，為仿真與實(shí)驗(yàn)提供理論指導(dǎo)。搭建了二級(jí)插裝式比例流量閥的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，使用dSPACE進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對(duì)其先導(dǎo)閥及主閥靜動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。使用SimulationX仿真軟件搭建了Va

3、lvistor閥的仿真模型，由于先導(dǎo)閥結(jié)構(gòu)參數(shù)未知，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入仿真模型中，使用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)仿真模型進(jìn)行修正，仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符，驗(yàn)證了仿真模型的正確性。利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)與仿真模型對(duì)Valvistor電液比例流量閥的靜動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了詳細(xì)研究，得到流量特性與位移特性曲線，獲得動(dòng)態(tài)階躍響應(yīng)與伯德圖，閥的工作頻寬約12Hz，頻響曲線不存在諧振峰值，表現(xiàn)出典型的一階環(huán)節(jié)特性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析一致。實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果表明隨著主閥進(jìn)出口壓差、反饋窄槽面

4、積梯度的增大，主閥芯響應(yīng)速度加快，但會(huì)降低系統(tǒng)穩(wěn)定性，控制腔體積越小，該閥穩(wěn)定性越好。實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果同理論分析結(jié)果相符，驗(yàn)證了理論分析的正確性?，F(xiàn)有的壓差補(bǔ)償型電液比例調(diào)速閥對(duì)流量的控制精度不高，負(fù)載突變時(shí)存在瞬時(shí)流量沖擊與超調(diào)，而流量的動(dòng)態(tài)檢測(cè)又不容易實(shí)現(xiàn)，本文將壓差—電氣—位移補(bǔ)償原理應(yīng)用于Valvistor閥，構(gòu)成壓差變化位移校正型比例調(diào)速閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的精確控制，通過(guò)實(shí)驗(yàn)與仿真對(duì)該原理調(diào)速閥進(jìn)行了詳細(xì)研究，結(jié)果表明新原理閥流量控