【摘要】：電液壓力伺服閥是機(jī)電液高度集成的精密產(chǎn)品,目前,工業(yè)和軍工領(lǐng)域?qū)ζ湫枨笤絹?lái)越大,但只有少數(shù)國(guó)外廠商有能力研制,且抗污染能力較差,為滿足軍工領(lǐng)域的需要,在2D數(shù)字流量閥的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新,設(shè)計(jì)出一種2D電液壓力伺服閥,2D電液壓力伺服閥相比其他結(jié)構(gòu)壓力伺服閥具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓力穩(wěn)定性好、抗污染能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),目前已受到航空和軍工領(lǐng)域的青睞。為獲得高性能電液壓力伺服閥,以二維(2D)電液壓力伺服閥以及控制器為研究對(duì)象,利用MATLAB對(duì)2D電液壓力伺服閥的先導(dǎo)級(jí)閥芯、功率級(jí)閥芯以及電-機(jī)械轉(zhuǎn)換元件進(jìn)行數(shù)學(xué)建模并對(duì)功率級(jí)閥芯工作穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,結(jié)合PID控制策略設(shè)計(jì)了電流和位置雙閉環(huán)的PID控制器,并對(duì)2D電液壓力伺服閥進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究。其主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:1.二維(2D)電液壓力伺服閥結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)。對(duì)閥芯閥套、電-機(jī)械轉(zhuǎn)換元件、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和LVDT傳感器進(jìn)行了設(shè)計(jì)與改進(jìn),并對(duì)LVDT傳感器進(jìn)行了深入的分析。2.二維(2D)電液壓力伺服閥的數(shù)學(xué)建模及穩(wěn)定性分析。建立了2D活塞和單級(jí)減壓閥的數(shù)學(xué)模型,對(duì)2D活塞動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了仿真,分析了對(duì)2D活塞動(dòng)態(tài)性能的影響因素,分析了單級(jí)減壓閥的工作穩(wěn)定性,并提出了擠壓油膜緩沖結(jié)構(gòu)來(lái)提高穩(wěn)定性。3.PID控制器的設(shè)計(jì)。分析了PID控制策略,并設(shè)計(jì)了電流和位置雙閉環(huán)作用的PID控制器,并完成PCB的制作與調(diào)試。4.二維(2D)電液壓力伺服閥的實(shí)驗(yàn)研究。為了驗(yàn)證原理的正確性以及獲取伺服閥動(dòng)靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)典型特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明,二維(2D)電液壓力伺服閥的滯環(huán)為1.26%,線性度為1.86%,頻寬為70Hz,具有良好的動(dòng)靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)。
【圖文】：

1-負(fù)載壓力 2-回油口 3-回油噴嘴 4-力矩馬達(dá)5-壓力噴嘴 6-擋板 7-油濾 8-系統(tǒng)壓力 9-閥芯 10-計(jì)量壓力圖 1-1 噴嘴-擋板式壓力伺服閥[6]流管式壓力伺服閥七0四所研制的射流管式壓力伺服閥，這種閥為單向正增益負(fù)載壓力。當(dāng)力矩馬達(dá)沒(méi)有接收到電信號(hào)時(shí)，閥口是和回油口閉的，負(fù)載壓力為零，這樣設(shè)計(jì)的目的就是在非工作時(shí)，保馬達(dá)接收到電信號(hào)時(shí)，就會(huì)驅(qū)動(dòng)力矩馬達(dá)偏轉(zhuǎn)，這時(shí)射流管制腔內(nèi)就會(huì)形成與力矩馬達(dá)電磁力矩成比例的壓力。這個(gè)油閥口打開(kāi)與進(jìn)油口連通，形成負(fù)載壓力 PL。同時(shí) PL反饋到閥芯向右移動(dòng)，使閥口減小，最終閥芯處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)，故而過(guò)以上分析可知，負(fù)載壓力 PL與力矩馬達(dá)控制電流成呈線性110

不利于高壓控制，而且射流管接收器容易堵塞引起控制失調(diào)等問(wèn)題。（3）直驅(qū)式壓力伺服閥圖 1-3 為南京機(jī)電液壓工程研究中心研制的 FF-132A 型直驅(qū)式壓力電液伺服閥，控制信號(hào)與壓力傳感器檢測(cè)到的壓力信號(hào)比較放大后驅(qū)動(dòng)力馬達(dá)，力馬達(dá)產(chǎn)生與電流成比例的電磁力推動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)，，使閥口打開(kāi)，控制閥口的開(kāi)度來(lái)控制負(fù)載口的油液壓力，壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)載口的油液壓力，并反饋到控制信號(hào)端，形成壓力信號(hào)閉環(huán)負(fù)反饋。由于液動(dòng)力的存在，線性力馬達(dá)的電磁力不足以推動(dòng)閥芯，會(huì)造成閥芯卡滯，造成壓力失調(diào)，且壓力傳感器受溫度影響較大，引起溫漂問(wèn)題。1-控制信號(hào) 2-壓力傳感器 3-放大器 4-力馬達(dá) 5-對(duì)中彈簧 6-推桿 7-閥芯圖 1-3 FF-132A 直驅(qū)式壓力電液伺服閥[9]圖1-4為博世(Bosch）公司的電液伺服比例壓力閥，屬于位移電反饋型伺服比例減壓閥
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH137.52

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本文編號(hào)：2641578