【摘要】：比例閥放大板作為電液比例閥的配套控制設(shè)備,能夠驅(qū)動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng),同時(shí)采集閥芯位置反饋,形成控制閉環(huán)。為探究一種新的比例閥放大板測(cè)試技術(shù),采用NI-PXI平臺(tái)和Lab VIEW軟件,對(duì)比例閥進(jìn)行了硬件在環(huán)仿真。在PXI實(shí)時(shí)系統(tǒng)環(huán)境下,采集比例閥放大板驅(qū)動(dòng)信號(hào),搭建比例閥傳遞函數(shù)模型,通過模擬閥芯位置傳感器將計(jì)算結(jié)果反饋至比例閥放大板。結(jié)果表明采用硬件在環(huán)仿真方法,可在一定程度上用比例閥硬件在環(huán)仿真模型替代實(shí)際比例閥,完成與放大板組成的閉環(huán)控制。
【圖文】：

2017年第5期液壓與氣動(dòng)液比例閥傳遞函數(shù)模型，并對(duì)用于檢測(cè)比例閥閥芯位移的線性可變差動(dòng)變壓器(LVDT)進(jìn)行了硬件在環(huán)仿真，，最終用實(shí)際比例閥放大板控制虛擬的電液比例閥并獲得了一定的成功，為今后電液比例閥測(cè)試方法的設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供參考。1研究對(duì)象研究對(duì)象為比例閥放大板VT-VＲPA2和與之配套的4WＲE6E16-21型比例閥，如圖1所示，基本參數(shù)見表1。圖1放大板與比例閥表1放大板與比例閥基本參數(shù)放大板控制電壓/V±10激勵(lì)正弦信號(hào)峰-峰值/V13．6激勵(lì)正弦信號(hào)頻率/kHz5．6比例閥固有頻率/Hz25公稱流量/L·min－116線圈內(nèi)阻/Ω2．7線圈最高溫度/℃1502硬件在環(huán)實(shí)現(xiàn)2．1硬件在環(huán)組成所采用的硬件在環(huán)仿真設(shè)備方案如圖2所示，虛線部分為硬件在環(huán)仿真部分。PXI平臺(tái)運(yùn)行比例閥傳遞函數(shù)模型及完成LVDT反饋模擬，另采用實(shí)際比例閥電磁鐵模擬放大板所需負(fù)載。圖2硬件在環(huán)仿真設(shè)備方案比例閥放大板為待測(cè)設(shè)備，其控制信號(hào)加載在比例閥線圈上，通過PXI采集卡采集線圈負(fù)載的信號(hào)，將比例閥有關(guān)參數(shù)帶入LabVIEW建立的傳遞函數(shù)模型，計(jì)算結(jié)果通過LVDT模擬反饋部分由PXI輸出卡輸出，即可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。硬件在環(huán)仿真電氣結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3硬件在環(huán)仿真電氣結(jié)構(gòu)圖3右側(cè)虛線內(nèi)為硬件在環(huán)仿真電氣結(jié)構(gòu)部分，Δu，Δi分別為2個(gè)比例閥線圈上電壓和電流;K為實(shí)驗(yàn)中得出的閥芯反饋增益;xv為閥芯位移;Uf為閥芯反饋電壓信號(hào)。2．2比例閥模型比例閥模型在LabVIEW軟件內(nèi)可以通過控制仿真工具包來搭建傳遞函數(shù)。電液比例閥的輸入控制信號(hào)為頻率與占空比均發(fā)生變化的脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM信號(hào))，占空比的變化對(duì)應(yīng)著比例閥電磁鐵線圈電壓的變化PWM信號(hào)在電磁鐵上產(chǎn)生有效電流激勵(lì)，產(chǎn)生的電磁力推動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)［9］。通過

n－116線圈內(nèi)阻/Ω2．7線圈最高溫度/℃1502硬件在環(huán)實(shí)現(xiàn)2．1硬件在環(huán)組成所采用的硬件在環(huán)仿真設(shè)備方案如圖2所示，虛線部分為硬件在環(huán)仿真部分。PXI平臺(tái)運(yùn)行比例閥傳遞函數(shù)模型及完成LVDT反饋模擬，另采用實(shí)際比例閥電磁鐵模擬放大板所需負(fù)載。圖2硬件在環(huán)仿真設(shè)備方案比例閥放大板為待測(cè)設(shè)備，其控制信號(hào)加載在比例閥線圈上，通過PXI采集卡采集線圈負(fù)載的信號(hào)，將比例閥有關(guān)參數(shù)帶入LabVIEW建立的傳遞函數(shù)模型，計(jì)算結(jié)果通過LVDT模擬反饋部分由PXI輸出卡輸出，即可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。硬件在環(huán)仿真電氣結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3硬件在環(huán)仿真電氣結(jié)構(gòu)圖3右側(cè)虛線內(nèi)為硬件在環(huán)仿真電氣結(jié)構(gòu)部分，Δu，Δi分別為2個(gè)比例閥線圈上電壓和電流;K為實(shí)驗(yàn)中得出的閥芯反饋增益;xv為閥芯位移;Uf為閥芯反饋電壓信號(hào)。2．2比例閥模型比例閥模型在LabVIEW軟件內(nèi)可以通過控制仿真工具包來搭建傳遞函數(shù)。電液比例閥的輸入控制信號(hào)為頻率與占空比均發(fā)生變化的脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM信號(hào))，占空比的變化對(duì)應(yīng)著比例閥電磁鐵線圈電壓的變化PWM信號(hào)在電磁鐵上產(chǎn)生有效電流激勵(lì)，產(chǎn)生的電磁力推動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)［9］。通過閥芯的位置反饋，比例閥放大板可以分別控制施加在比例閥兩邊線圈的PWM信號(hào)，形成對(duì)閥芯的閉環(huán)控制。1)電磁線圈電壓差方程Δu=Kfdxvdt+LdΔidt+(Ｒa+rc)Δi(1)式中，L為線圈電感;Kf為線圈反電動(dòng)勢(shì)系數(shù);rc、Ｒa分別為線圈和放大板內(nèi)阻。2)銜鐵組件力平衡方程md2xvdt2+Bdxvdt+Ktxv+Ffx=KiΔi(2)式中，m為銜鐵組件質(zhì)量;B為黏性阻尼系數(shù);Kt為彈簧剛度;Ffx為穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力;Ki為電流-力增益。3)穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力變化量方程Ffx=Ksxv
【作者單位】： 浙江大學(xué)流體動(dòng)力與機(jī)電系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【分類號(hào)】：TH137.52

【參考文獻(xiàn)】

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2518997