常開式高速開關閥電磁鐵的設計與性能仿真

hsv高速開關閥 1 貴州紅林車用電控技術有限公司 hsv系列開關式高速電磁閥 hsv系列開關式高速電磁閥系列產(chǎn)品是我公司與美國bkm公司聯(lián)合研制、生 產(chǎn)的快速響應開關式數(shù)字閥，是一種用于機電液一體化中電子與液壓機構間理想的 接口元件。該系列產(chǎn)品結(jié)構緊湊、體積小、重量輕、響應快速、動作準確、重復性 好、抗污染能力強、內(nèi)泄漏小、可靠性高。最顯著的特點是該產(chǎn)品能夠直接接受數(shù) 字信號對流體系統(tǒng)的壓力或流量進行pwm控制，該特點為數(shù)字控制進入液壓氣動 領域提供了有效手段。1992年該產(chǎn)品被評為國家級重點新產(chǎn)品并獲得貴州省科學技 術進步二等獎。 hsv高速電磁閥系列產(chǎn)品具有兩通常開、兩通常閉、三通常開、三通常閉四個 系列近200個品種；材料有碳鋼、不銹鋼兩種類別；工作方式可采用連續(xù)加載、脈 沖寬幅調(diào)制、頻率調(diào)制或脈寬——頻率混合調(diào)制。 hsv高速電磁閥系列產(chǎn)品的上述特點使該電

本文分析了高速開關閥的開關過程中不同階段線圈電流對其開關時間的影響。在仿真分析的基礎上,設計了低端mosfet管控制的高、低電壓驅(qū)動電路,建立了驅(qū)動電路的pspice模型。仿真結(jié)果表明,該電路可減小高速開關閥的開關時間,提高其響應頻率。

為了提高電磁力、加快響應速度,提出一種永磁屏蔽式耐高壓高速開關電磁鐵,采用ndfeb稀土永磁材料作為磁屏蔽元件,減少漏磁并加快了動態(tài)響應.基于有限元方法建立電磁鐵的動態(tài)數(shù)學模型,并通過實驗進行驗證,實驗與仿真基本吻合,響應誤差為3.2%,驗證模型的有效性.在此基礎上,對該高速開關電磁鐵進行動態(tài)仿真,探討永磁體長度、厚度、激磁方向,盆口高,耐壓環(huán)厚度,隔磁片長度,前隔磁角和后隔磁角等結(jié)構參數(shù)對響應時間的影響規(guī)律.結(jié)合實際設計要求,結(jié)果表明,采用優(yōu)化后的結(jié)構參數(shù)研制的永磁屏蔽式耐高壓高速開關電磁鐵在0.6mm行程時的響應時間為2.20ms.

該文提出了一種基于高速開關閥微調(diào)的氣壓精密控制方法,文中詳細敘述了該方法的控制策略。用該控制策略控制高速開關閥,可以實現(xiàn)壓力容器微小流量的供給與排出,達到了壓力的精密控制目的。實驗結(jié)果驗證了該控制方法的有效性和可行性。

高速開關閥的控制及應用

首先分析了基于pwm高速開關閥的氣缸定位控制系統(tǒng)的工作原理,在此基礎上建立閥控缸定位系統(tǒng)的數(shù)學模型。應用脈寬調(diào)制方式以及常規(guī)pid控制算法和模糊pid控制算法,在matlab/simulink上對基于高速開關閥的氣缸定位系統(tǒng)進行了仿真。仿真結(jié)果表明,用模糊pid控制算法控制閥控缸定位系統(tǒng),可以實現(xiàn)更快速、更精確的氣動執(zhí)行器位置伺服控制。

介紹了一種新型的大流量高速開關閥,它采用二級控制,先導閥采用特殊心結(jié)構,并以超磁致伸縮驅(qū)動器作為電-機轉(zhuǎn)換裝置,大大提高了閥的切換速度及開關頻率;主閥采用球閥結(jié)構,密封性好,響應速度快。試驗結(jié)果表明,該閥切換時間為8～10ms,最大輸出流量達到120l/min。與壓電晶體式高速開關閥比較,能夠獲得更大的輸出流量,而耗電功率卻大大降低,是一種很有前途的高速開關閥。

高速開關閥位置控制方法

針對一般液壓系統(tǒng)控制的動力滑臺的非線性特性,設計能滿足高精度定位的液壓控制系統(tǒng)。采用高速開關閥先導控制的閥控缸系統(tǒng),通過改變控制信號的脈沖寬度調(diào)制率,可以控制液流的方向和流量,實現(xiàn)執(zhí)行機構的無級調(diào)速,并可方便地實現(xiàn)平穩(wěn)的加速和減速過程,降低系統(tǒng)沖擊和噪聲。

運用pwm對高速開關閥進行數(shù)字控制,以滿足電液控制系統(tǒng)精度高,響應快的要求。提出了高速開關閥在調(diào)速控制系統(tǒng)中的應用,利用vb編寫界面進行人機對話,實現(xiàn)vb與plc的串行通信。用本系統(tǒng)模擬工程機械破碎挖掘機的工作過程,仿真及實驗結(jié)果表明,高速開關閥在調(diào)速控制系統(tǒng)的應用具有理論和現(xiàn)實意義。

針對旋轉(zhuǎn)平臺的工作特點,采用高速開關閥控液壓系統(tǒng)對旋轉(zhuǎn)平臺的順時針和逆時針的往復旋轉(zhuǎn)運動進行控制。根據(jù)系統(tǒng)的特點,采用閉環(huán)控制,使設計出的旋轉(zhuǎn)平臺回轉(zhuǎn)定位的高速開關閥控液壓系統(tǒng)能夠滿足設計指標的要求。

高速電磁開關閥與普通電磁閥相比具有較快的切換速度,開關切換時間一般在10ms以內(nèi),其開關切換時間與其驅(qū)動電路有著密切關系。為了縮短高速電磁閥的切換時間,根據(jù)高速開關閥的驅(qū)動需求,基于通用集成電路及分立元件設計了一種新型的驅(qū)動電路。該電路能獨立設置峰值電流、保持電流以及峰值電流持續(xù)時間等控制參數(shù)。仿真和試驗結(jié)果表明,該電路具有優(yōu)越的動態(tài)性能指標,對提高高速開關閥的動態(tài)性能具有參考價值。

高速開關閥是電液控制系統(tǒng)的新型元件,與計算機接口方便,并有較強抗污能力.設計了一個基于高速開關閥的二次調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng),建立了主要元件的數(shù)學模型,并得到轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程.通過采用脈沖寬度調(diào)制(pwm)技術,實現(xiàn)對該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制.通過仿真,研究了占空比和阻尼系數(shù)對系統(tǒng)響應的影響.并通過試驗對仿真結(jié)果進行了驗證.研究表明:通過改變高速開關閥的pwm信號占空比,可以實現(xiàn)對二次元件的轉(zhuǎn)速控制,且能滿足系統(tǒng)的性能要求.

根據(jù)氣動泵氣壓控制系統(tǒng)的需求,設計了基于高速開關閥的氣動泵氣壓控制系統(tǒng)。首先對數(shù)字閥的概念、優(yōu)點和分類進行了概述。介紹了氣壓控制系統(tǒng)結(jié)構,分析了以pwm方式工作的高速開關閥控制原理。采用單片機,設計了氣壓控制系統(tǒng)硬件結(jié)構,開發(fā)了驅(qū)動電路。最后闡述了pwm信號的產(chǎn)生程序和pwm控制方式。該系統(tǒng)具有開閉效果好、功耗低等優(yōu)點,而且pwm信號頻率和占空比均可調(diào)節(jié),表明了高速開關閥在氣壓控制系統(tǒng)中有廣泛的使用價值。

采用二級驅(qū)動、非對稱的優(yōu)化設計方法,以三通球閥作為先導級、三通滑閥作為主級,先導級與主級間通過控制活塞進行耦合以降低主級對先導級控制流量的需求,通過消除干擾因素諸如液動力等對主級閥快速運動的影響和優(yōu)化設計,實現(xiàn)高速開關閥的快速動作。研究結(jié)果表明,通過液動力補償,采用二級驅(qū)動的非對稱設計方法是提高大流量高速開關閥動態(tài)響應的有效途徑。

對帶有高速開關閥的先導式電/氣比例閥壓力控制系統(tǒng)進行研究,根據(jù)閥的物理結(jié)構和動作原理建立了該系統(tǒng)的數(shù)學模型,并且采用simulink對其進行了仿真,通過仿真和實驗結(jié)果的對比,驗證了所建立的數(shù)學模型的正確性,另一方面也分析了對系統(tǒng)的動態(tài)響應特性造成影響的因素。從理論上對如何進一步改善其動態(tài)響應特性提出了建議,為進一步優(yōu)化控制算法、改善系統(tǒng)動態(tài)響應提供了依據(jù)。

提出一種由定量泵、高速開關閥、插裝閥、蓄能器等元件組成,實現(xiàn)變量功能的數(shù)字式變量泵,研究不同參數(shù)對數(shù)字式變量泵性能的影響。通過優(yōu)化閉環(huán)控制,使數(shù)字式變量泵具有較小的壓力波動范圍和較短的響應時間,最終實現(xiàn)數(shù)字式變量泵最佳的控制性能。

螺紋插裝式高速開關閥

為控制高速液壓缸設計了大流量高速開關閥,開關閥采用二級結(jié)構,先導閥為2d高頻伺服閥,主閥為大通徑滑閥。主閥采用并聯(lián)雙節(jié)流邊的結(jié)構,減小主閥芯行程,減小所需導控流量,減小閥芯尺寸及質(zhì)量,提高主閥動態(tài)響應特性。主閥采用負開口設計,設置死區(qū),確保主閥完全導通過程的快速性。對主閥芯進行了動力學分析,并在matlab上建立了閥芯開啟時的運動模型,進行了仿真研究。

本文對高速開關電磁闊的功率驅(qū)動特性進行了研究。結(jié)合研究工作，實現(xiàn)了其中的一種高效驅(qū)動電路一升壓加脈寬調(diào)制驅(qū)動。驅(qū)動方案的設計簡單可行，實際運用結(jié)果顯示其驅(qū)動性能良好。

對基于超磁致伸縮驅(qū)動器的高速液壓開關閥進行了初步的研究，設計了單和雙聯(lián)錐體式閥芯的高速開關閥結(jié)構，還對這種閥的主要性能參數(shù)做了簡要分析。

由于傳統(tǒng)以磁路計算為基礎的動態(tài)特性計算精度較低,基于有限元方法建立了電磁鐵的動態(tài)數(shù)學模型,并通過實驗進行了驗證,電流誤差<4%,響應誤差<6%,證明模型是可信的。在此基礎上,對耐高壓大行程高速開關電磁鐵進行動態(tài)仿真,分析探討了盆形極靴的結(jié)構參數(shù)對動態(tài)特性的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:為使電磁鐵動態(tài)特性最優(yōu),盆口高、導套厚度、隔磁角和隔磁環(huán)長度有最佳值,徑向間隙應盡可能小;考慮到耐壓強度和成本,導套厚度和徑向間隙均不能過小。結(jié)合實際設計要求,采用優(yōu)化后的結(jié)構參數(shù)研制的耐高壓大行程高速開關電磁鐵在4mm行程時的響應時間為24.95ms。