电液比例方向阀频率特性测试及评价方法研究

摘要

频率特性是电液比例方向阀最关键的动态特性之一，对其准确测量和客观评价是判断电液比例方向阀动态特性的重要依据，通常采用扫频法获得频率特性，该方法将一个频率随时间按指数或线性等规律变化的激励信号施加于被试阀，被试阀阀芯位移为响应信号，当激励信号的频率超过阀频宽时，响应信号幅值迅速衰减，因采集通道不可避免地会窜入噪声，导致响应信号在高频段的信噪比下降，严重影响频率特性测试的精度。另外，尚没有定量评价电液比例方向阀的频率特性测试结果的方法，现有方法是根据测试曲线定性地做出判断，评价随意性较大。 针对采集通道噪声影响频率特性测试精度的问题，本文提出了一种将集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition， EEMD）、中值滤波和平滑滤波相结合的综合滤波方法—EEMD综合滤波，该方法完全继承了EEMD、中值滤波和平滑滤波的优点，利用EEMD对被试阀的响应信号进行预处理，可以消除响应信号中的大部分噪声，提高响应信号的信噪比，而响应信号中的剩余噪声基本都是脉冲噪声，采用中值滤波可以将其消除。在此基础上，求出测试信号和处理结果的快速傅立叶变换，再求其比值并获取幅值和相角，最后通过平滑滤波对电液比例方向阀频率特性的幅值比和相角做进一步处理，获得最终的测试结果。此外，为了对频率特性测试结果做出一个更加定量的评价，本文提出了指标加权法和包络线法两种对频率特性测试结果进行定量评价的评价方法，可以对电液比例方向阀的频率特性测试结果进行初步评价。 在Matlab/Simulink中，将EEMD综合滤波应用于电液比例方向阀频率特性测试的仿真模拟实验，结果表明，当采集通道存在脉冲噪声，并且信噪比为-9.3dB时，该方法可以将幅频特性均方根误差从4.2减小到了1.7，相频特性均方根误差从19.5减小到了5.2。设计了电液比例阀特性测试实验台，对力士乐4WRKE10型电液比例方向阀频率特性进行测试，通过本文提出的EEMD综合滤波方法对该电液比例方向阀频率特性测试数据进行处理，获得电液比例方向阀的频率特性测试结果。最后分别采用指标加权法和包络线法对测试结果进行了评价，评价结果表明与未经数据处理方法获得的测试结果相比，该测试结果的幅频特性精度提高了大约59%，相频特性精度提高了大约60%。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状

1.3 论文主要内容

第 2 章 采集通道噪声对频率特性测试的影响

2.1 测试现场存在的噪声

2.2 脉冲噪声的数学模型

2.3 仿真分析

2.4 本章小结

第3章 电液比例方向阀频率特性测试数据处理方法

3.1 EMD基本原理

3.2 EEMD基本原理

3.3 EEMD综合滤波基本原理

3.4 仿真分析

3.5 本章小结

第 4 章 电液比例方向阀频率特性评价方法初探

4.1 指标加权法

4.2 包络线法

4.3 本章小结

第5章 电液比例方向阀频率特性测试系统设计

5.1 电液比例方向阀频率特性测试系统的总体结构

5.2 电液比例方向阀特性测试系统关键技术问题

5.3 频率特性测试实验基本原理

5.4 液压系统设计

5.5 测控系统设计

5.6 本章小结

第6章 电液比例方向阀频率特性测试实验研究

6.1 实验过程

6.2 测试结果评价

6.3 本章小结

结语

1 全文总结

2 展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文

附录B 科研项目与实践