發(fā)布時間：2022-02-20 03:52

　　氣動比例壓力閥是實現(xiàn)連續(xù)控制及氣、電、機一體化的關(guān)鍵元件。其中,數(shù)字控制比例閥（簡稱數(shù)字閥）具有可直接與計算機連接,不需要D/A轉(zhuǎn)換器,具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高等優(yōu)點,因此得到越來越廣泛的應(yīng)用且成為當(dāng)前的研究熱點之一。但目前現(xiàn)有的脈沖開關(guān)式數(shù)字比例壓力閥通常采用高速電磁鐵為電-機械轉(zhuǎn)換器,這種驅(qū)動方式的數(shù)字比例壓力閥存在響應(yīng)速度慢、穩(wěn)念精度差等缺點,無法滿足如快速燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)和精密氣動定位系統(tǒng)等需要快速響應(yīng)高精度的場合。因此,迫切需要研究一種新型的具有快速響應(yīng)和高精度特性的數(shù)字比例壓力閥。論文從此實際需求出發(fā),對所涉及的問題進(jìn)行了全面、深入的理論和試驗研究。首先,論文通過深入分析了以電磁鐵為驅(qū)動器的傳統(tǒng)開關(guān)式數(shù)字比例壓力閥工作過程,指出了提高閥響應(yīng)速度和控制精度的最根本途徑是提高驅(qū)動器的動態(tài)性能。為此,提出了一種新型的以壓電驅(qū)動代替電磁驅(qū)動、具有快速響應(yīng)和高精度特性的壓電開關(guān)調(diào)壓型氣動數(shù)字比例壓力閥的構(gòu)想。在功能需求分析基礎(chǔ)上,研究了其前置級壓電快速驅(qū)動-位移放大、擺動開關(guān)擋板式先導(dǎo)閥結(jié)構(gòu)及膜片平衡式主閥結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)；提出并實現(xiàn)了一種壓電驅(qū)動-放大、先導(dǎo)開關(guān)擋板高速通斷、膜片式... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省211工程院校

【文章頁數(shù)】：126 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 氣動數(shù)字比例閥的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 增量式數(shù)字比例閥
        1.2.2 脈沖調(diào)制開關(guān)式數(shù)字比例閥
    1.3 壓電閥的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 有待研究解決的問題
    1.5 論文主要研究內(nèi)容
2 壓電開關(guān)調(diào)壓型氣動數(shù)字比例壓力閥總體結(jié)構(gòu)研究
    2.1 壓電疊堆驅(qū)動器工作原理及基本特性
        2.1.1 壓電疊堆驅(qū)動器工作原理
        2.1.2 壓電疊堆驅(qū)動器基本特性
    2.2 功能分析及關(guān)鍵結(jié)構(gòu)研究
        2.2.1 快速響應(yīng)高精度功能分析
        2.2.2 壓電快速驅(qū)動-位移放大關(guān)鍵技術(shù)研究
        2.2.3 擺動開關(guān)擋板式先導(dǎo)閥關(guān)鍵結(jié)構(gòu)研究
        2.2.4 膜片平衡式主閥關(guān)鍵結(jié)構(gòu)研究
    2.3 壓電開關(guān)調(diào)壓型氣動數(shù)字比例壓力閥總體結(jié)構(gòu)
    2.4 壓電微位移放大機構(gòu)先導(dǎo)開關(guān)擋板的設(shè)計與分析
        2.4.1 壓電微位移放大機構(gòu)先導(dǎo)開關(guān)擋板的設(shè)計
        2.4.2 壓電微位移放大機構(gòu)先導(dǎo)開關(guān)擋板的有限元分析
    2.5 本章小結(jié)
3 壓電開關(guān)調(diào)壓型氣動數(shù)字比例壓力閥數(shù)學(xué)模型及仿真研究
    3.1 壓電開關(guān)調(diào)壓型氣動數(shù)字比例壓力閥數(shù)學(xué)模型
        3.1.1 閥芯動力學(xué)特性分析
        3.1.2 腔室熱力學(xué)特性分析
        3.1.3 流道氣體質(zhì)量流量方程
    3.2 壓電開關(guān)調(diào)壓型氣動數(shù)字比例壓力閥結(jié)構(gòu)參數(shù)及控制仿真研究
        3.2.1 壓電開關(guān)調(diào)壓型氣動數(shù)字比例壓力閥Matlab/Simulink仿真模型
        3.2.2 模型的有效性試驗驗證
        3.2.3 先導(dǎo)開關(guān)擋板行程對閥主要性能的影響
        3.2.4 先導(dǎo)腔通流直徑對閥主要性能的影響
        3.2.5 膜片主閥芯通流直徑對閥主要性能的影響
        3.2.6 腔室體積對閥主要性能的影響
        3.2.7 PWM參數(shù)對閥主要性能的影響
        3.2.8 PID控制對閥主要性能的影響
    3.3 本章小結(jié)
4 壓電開關(guān)調(diào)壓型氣動數(shù)字比例壓力閥基本特性試驗研究
    4.1 壓電開關(guān)調(diào)壓型氣動數(shù)字比例壓力閥試驗控制系統(tǒng)
        4.1.1 系統(tǒng)技術(shù)方案研究
        4.1.2 系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計
        4.1.3 系統(tǒng)軟件平臺設(shè)計
    4.2 前置級壓電驅(qū)動-放大部件動態(tài)特性試驗研究
        4.2.1 壓電疊堆驅(qū)動器脈沖響應(yīng)動態(tài)特性試驗研究
        4.2.2 先導(dǎo)開關(guān)擋板放大特性試驗研究
    4.3 先導(dǎo)級擺動開關(guān)擋板閥開環(huán)PWM控制特性試驗研究
        4.3.1 開啟-關(guān)閉特性
        4.3.2 空載流量特性
        4.3.3 空載壓力特性
        4.3.4 試驗結(jié)果分析
    4.4 壓電開關(guān)調(diào)壓型氣動數(shù)字比例壓力閥開環(huán)PWM控制特性試驗研究
        4.4.1 靜態(tài)特性
        4.4.2 動態(tài)特性
    4.5 本章小結(jié)
5 壓電開關(guān)調(diào)壓型氣動數(shù)字比例壓力閥控制算法研究
    5.1 壓電開關(guān)調(diào)壓型氣動數(shù)字比例壓力閥主要性能指標(biāo)
    5.2 壓電開關(guān)調(diào)壓型氣動數(shù)字比例壓力閥Bang-Bang開關(guān)控制研究
        5.2.1 數(shù)字閥Bang-Bang開關(guān)控制算法
        5.2.2 數(shù)字閥Bang-Bang開關(guān)控制試驗研究
        5.2.3 數(shù)字閥Bang-Bang開關(guān)控制效果分析
    5.3 壓電開關(guān)調(diào)壓型氣動數(shù)字比例壓力閥PWM控制研究
        5.3.1 數(shù)字閥PWM控制算法
        5.3.2 數(shù)字閥PWM控制試驗研究
        5.3.3 數(shù)字閥PWM控制效果分析
    5.4 壓電開關(guān)調(diào)壓型氣動數(shù)字比例壓力閥調(diào)整變位法PWM控制研究
    5.5 與同級別傳統(tǒng)電-氣比例壓力閥的性能對比
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀博士期間發(fā)表的論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]可編程壓電式電氣比例閥的研究[D]. 高軍霞.浙江大學(xué) 2006
[3]增量式數(shù)字閥計算機控制系統(tǒng)研究及開發(fā)[D]. 張萃.吉林大學(xué) 2006
[4]基于橢圓形放大機構(gòu)的壓電驅(qū)動式高速開關(guān)閥研究[D]. 王麗榮.吉林大學(xué) 2006
[5]2D氣動數(shù)字伺服閥研究[D]. 白繼平.浙江工業(yè)大學(xué) 2005
[6]高速開關(guān)閥的研究及數(shù)字仿真[D]. 林銳.武漢理工大學(xué) 2005
[7]壓電式電-氣轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)設(shè)計與實驗研究[D]. 王艷.大連理工大學(xué) 2005
[8]HGDV脈沖調(diào)制開關(guān)式數(shù)字閥的理論及應(yīng)用研究[D]. 趙曉燕.蘭州理工大學(xué) 2005
[9]壓電驅(qū)動式雙噴嘴電液伺服閥的研究[D]. 李鵬.吉林大學(xué) 2004
[10]新型壓電式高速開關(guān)閥的研究[D]. 金國慶.江蘇大學(xué) 2003



本文編號：3634258