電液伺服閥具有很多優(yōu)點,例如它具有動態(tài)響應迅速和耐用性強等優(yōu)點。基于這些優(yōu)點,電液伺服閥廣泛應用于航空航天以及軍工領域。在伺服閥工作時,控制器的可靠性直接影響著伺服閥的可靠性。工業(yè)伺服閥相比軍用伺服閥,其簡化了機械結構,適當?shù)慕档推湫阅?制造成本也相對較低。因此本文研究并設計了工業(yè)型二維（2D）伺服閥及其雙冗余控制器,以及一定程度增加了控制器以及閥的可靠性。本文的控制對象為工業(yè)型的二維（2D）伺服閥。該伺服閥的抗污染的性能加大,頻率響應迅速并且成本較低。伺服閥的電—機械轉換器為兩相混合式步進電機,為解決電機響應的速度和電機的分辨率之間的矛盾,提出了電機轉子角位移閉環(huán)控制算法能夠讓轉子停留在固定位置;為了提高伺服閥的精度,在電機轉子位移閉環(huán)算法的基礎上提出了伺服閥閥芯位置閉環(huán)控制算法。設計了具有雙冗余功能的控制器來控制電機,再通過撥桿撥叉機構來控制伺服閥。并對電—機械轉換器和伺服閥在相應的控制閉環(huán)下進行仿真。最后對電機和伺服閥進行實驗。具體的設計成果如下:（1）針對兩相的混合式步進電機的結構以及其原理進行研究。提出了電機轉子位移同步的跟蹤控制算法,并基于這一算法對電機進行數(shù)學建模和仿真。... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學浙江省

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1雙噴嘴擋板伺服閥結構原理圖[19]

浙江工業(yè)大學碩士學位論文41-步進電機2-支座3-左彈簧4-左彈簧座5-先導閥體6-先導活塞7-旋芯8-導向銷9-主閥體10-主閥芯11-右彈簧12-右端蓋圖1-2數(shù)控旋芯式比例伺服閥結構圖[20]1-Steppingmotor2-Support3-Leftspring4-Leftspringseat5-Pilotvalvebody6-Pilotpiston7-Rotarycore8-Guidepin9-Mainbody10-Mainspool11-Rightspring12-RightendcapFigure1-2.Structurechartofnumericalcontrolrotarycoreproportionalservovalve伺服控制技術不斷地成熟和發(fā)展，技術不斷用于其他領域例如工業(yè)化和民用化，電液伺服閥的缺點也凸顯出來了，例如抗污染能力較差、制造維護費用相對較高等缺點。為了解決這一難題，二十世紀六十年代，人們研發(fā)了電液比例閥用于工業(yè)上的需求[21]。但是較早發(fā)明的比例閥僅僅用比例形式的電磁鐵代替了閥上的手柄，而閥的設計原則其實沒有多大的變化[22-23]。隨著伺服閥技術的發(fā)展，人們研制出了電液比例伺服閥，與普通的比例閥相比，它典型的特點就是當閥芯處在零位的時候，閥口是零開口的，這就表示比例伺服閥具有死區(qū)為零的控制特點，適用在閉環(huán)系統(tǒng)中的控制元件。伺服閥可以按照給定的輸入信號連續(xù)且按比例地控制流體的流量、壓力和方向[24-25]。如圖1-2所示，這是一款采用步進電機作為電—機械轉換器的旋芯式比例伺服閥[26-27]。國內(nèi)對比例伺服閥有研究，國內(nèi)有一些廠家引進、消化和吸收國外的技術。但是國內(nèi)生產(chǎn)研制的比例伺服閥迄今為止其實還是缺乏自主創(chuàng)新性，優(yōu)良品質(zhì)的比例電磁鐵和一系列的位移傳感器等一些研制閥的關鍵元件任需進口，很難見到具有自主擁有知識產(chǎn)權的新型比例伺服閥出現(xiàn)[28]。（3）電液數(shù)字閥現(xiàn)如今，計算機控制技術發(fā)展迅速，利用數(shù)字電路來實現(xiàn)對控制信號的處理，從而來控制電液?

工業(yè)型二維（2D）伺服閥及其雙冗余控制器的設計5驅動模塊將脈沖信號進行放大，輸入至步進電機。步進電機通過放大后的脈沖信號的控制，將通過脈沖信號使得步進電機旋轉相應的步距角。電—機械轉換器通過撥桿撥叉機構或者其他的一些傳導機構可以將旋轉角位移信號轉換成伺服閥上的閥芯直線位移信號，從而使閥進行工作。1-右鋼球2-分離銷3-左鋼球4-閥體5-推桿6-極靴7-線圈8-銜鐵圖1-3高速開關閥的結構圖[30]1-RightBall2-SeparatingPin3-LeftBall4-ValveBody5-Push6-PoleBoot7-Coil8-ArrowFigure1-3.Structuraldiagramofhigh-speedon-offvalve脈沖調(diào)制開關式數(shù)字閥也叫高速開關數(shù)字閥可以利用脈寬調(diào)制(PWM)、脈數(shù)調(diào)制(PNM)、脈碼調(diào)制(PCM)、脈幅調(diào)制(PAM)，脈頻調(diào)制(PFM)等，其中脈寬調(diào)制較為常用，將開或者關數(shù)字信號轉換成為流體的脈沖信號，使計算機控制技術與液壓技術的有機結合[31]。如圖1-3所示即為高速開關閥的結構圖。（4）工業(yè)伺服閥電液伺服閥的優(yōu)良特點，使之用于高精度控制的領域。由于電液伺服控制系統(tǒng)，雖然精度較高，且有很好的動態(tài)和靜態(tài)特性，但是其成本過于昂貴，無法普及于工業(yè)領域；傳統(tǒng)型的電液閥無法滿足現(xiàn)代工業(yè)的控制要求，所以價格相對便宜的工業(yè)領域用途的伺服閥應運而生。但是由于國內(nèi)工業(yè)自動化生產(chǎn)技術水平低下，相對國外工業(yè)強國對工業(yè)類型的伺服閥沒有需求，因此查閱相關資料，鮮有對工業(yè)型伺服閥的研究。1.3電—機械轉換器的研究概況隨著人們對電液伺服閥不斷地研究，推動著電液伺服閥其性能的不斷提升。電—機械轉換器是電液伺服閥的重要部件之一，該部件是將電信號轉換為機械信號的重要環(huán)節(jié)，所以相應的電—機械轉換器也隨之不斷發(fā)展。提高電—機械轉換器的控制性能直接提升伺服閥的整體性能，所以

【參考文獻】：
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本文編號：3001478