高壓大流量氣動(dòng)比例閥閥芯位置控制研究.pdf

1、隨著氣動(dòng)系統(tǒng)高壓、高速度、高精度要求的不斷增加，對(duì)高壓氣動(dòng)比例/伺服控制技術(shù)的研究已成為一種迫切需求。高壓大流量氣動(dòng)比例閥是高壓氣動(dòng)比例/伺服控制技術(shù)的關(guān)鍵元件。本文研究的高壓大流量氣動(dòng)比例閥采用兩級(jí)控制方式，先導(dǎo)級(jí)為高壓電-氣伺服閥，功率級(jí)為大流量氣控滑閥。功率級(jí)閥芯位置快速精確控制成為實(shí)現(xiàn)高壓氣動(dòng)系統(tǒng)比例/伺服控制的關(guān)鍵，目前關(guān)于高壓大流量氣動(dòng)比例閥及閥芯位置比例/伺服控制研究較少。本文重點(diǎn)針對(duì)閥體結(jié)構(gòu)參數(shù)與系統(tǒng)壓力等影響功率級(jí)閥芯

2、位置控制的因素，及功率級(jí)閥芯位置精確控制展開(kāi)研究，主要內(nèi)容如下：
　　1.對(duì)高壓大流量氣動(dòng)比例閥工作原理、主要結(jié)構(gòu)參數(shù)及位置伺服控制動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行詳細(xì)分析。分析了高壓大流量氣動(dòng)比例閥工作原理，建立其數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，從控制腔初始容積和復(fù)位彈簧剛度兩個(gè)方面進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)分析；并分析了氣源壓力變化和控制腔容積變化對(duì)功率級(jí)閥芯位置伺服控制的非線性影響，為有針對(duì)性提出新的控制方法提供理論基礎(chǔ)。
　　2.高壓大流量氣動(dòng)比例閥功率級(jí)閥芯

3、位置非線性控制方法研究。針對(duì)氣源壓力和控制腔容積變化對(duì)高壓大流量氣動(dòng)比例閥功率級(jí)閥芯位置伺服控制的非線性影響，引入氣源壓力、閥芯位置與速度等狀態(tài)量，采用反饋線性化方法，將功率級(jí)閥芯非線性狀態(tài)方程轉(zhuǎn)化為等價(jià)線性狀態(tài)方程。基于此，采用PID控制策略對(duì)功率級(jí)閥芯位置進(jìn)行伺服控制，仿真研究表明所設(shè)計(jì)非線性控制策略顯著減小了氣源壓力和控制腔容積變化對(duì)控制性能的非線性影響，提高了功率級(jí)閥芯位置控制精度及響應(yīng)速度。
　　3.高壓大流量氣動(dòng)比例閥