基于MATLAB的双喷嘴挡板电液伺服阀动态仿真

摘要

电液伺服阀是伺服系统的核心元件,起着连接电气和液压的纽带作用。它输入控制电信号输出调制的流量和压力。其中双喷嘴挡板电液伺服阀因其响应速度快、功率放大率高、直线性好、死区小等优点,在伺服系统中得到广泛的使用。它通过改变输入马达的电流来控制衔铁的转角,改变挡板与喷嘴的间隙,使喷嘴两端形成压力差,从而推动滑阀阀芯移动,最终达到控制输出压力与流量的目的。衡量伺服阀的重要性能包括静态特性和动态特性,其中通过后者可直接反映出伺服阀的响应速度与稳定特性。因此,对双喷嘴挡板伺服阀动态特性的研究,对于正确设计和测试电液伺服阀具有十分重要的意义。
　　 本文以双喷嘴挡板电液伺服阀为研究对象,首先对其结构和工作原理进行分析,了解每部分功能与工作特性;再详细推算出阀的动态数学模型,从力矩马达到阀控缸,最后得出伺服阀总的方框图与动态数学模型。通过给定部分初始条件,计算出一组符合稳定性的伺服阀的各项结构参数和功能参数。另外,在计算伺服阀主回路的主要参数时,了解到伺服阀的动态性能不是由某一个参数决定的,而是由很多参数相互联系、共同决定的。所以在进行仿真分析前,先对主要参数进行甄选,把影响系统稳定性和响应速度的重要参数作为目标参数,进行重点分析。最后通过MATLAB包含的Simulink仿真软件对其仿真,通过仿真分析系统开环和闭环伯德图和阀的动态性能,研究目标函数与伺服阀稳定性和响应速度的关系,并验算理论公式推理的正确性。
　　 总之,通过对系统的开环和闭环传递函数的仿真,得出主回路的阶跃响应图和开环、闭环伯德图。再对仿真的图进行分析,并不断改变目标参数的大小,从而能得出目标参数与伺服阀稳定性与频宽的关系。分析的结果与运用理论公式推导的结果相吻合。而且通过Simulink仿真得到的开环和闭环伯德图能更直观、更准确地反映目标参数与伺服阀稳定性和响应的关系,说明了模拟仿真是可行的。同时也为伺服阀的优化设计提供了参考和依据。