位置力反馈式电液伺服阀的动态特性仿真研究

摘要

电液伺服阀是电液伺服控制系统的核心元件，是连接电气控制元件和液压执行元件之间的桥梁，其性能直接制约着整个电液伺服控制系统的响应特性、控制精度、可靠性和寿命。电液伺服阀是复杂的机电液一体化元件，其动态特性是由诸多因素决定的，因此深入研究电液伺服阀的特性，并寻求有效的研究方法将是今后设计人员的研究重点。本文以喷嘴挡板位置力反馈式两级电液伺服阀为主要研究对象，分析其结构原理、静态特性、动态特性及主要性能指标，利用不同建模方法建立仿真模型，并根据每种建模方法的特点进行了动态特性仿真分析，研究影响伺服阀特性的关键因素。
　　文章首先利用数学解析法建立了电液伺服阀各环节的完整数学模型，为其他建模方法提供了理论基础，着重分析了力矩马达主要结构参数对伺服阀瞬态响应的影响，寻找对伺服阀性能影响较大且容易实现修改的关键参数;然后利用功率键合图建立了电液伺服阀的键合图模型，从功率流程的角度研究伺服阀中各种能量的转化、分配和耗散等情况。模型考虑了各环节的非线性因素和时变特性，通过模型推导出的状态方程，可用来验证和补充数学模型;最后，利用AMEsim软件建立了电液伺服阀的图形化模型，并对主要动态特性及性能指标进行了详细分析。
　　研究结果表明，伺服阀的动态特性是不同因素、不同参数共同作用的结果，其中力矩马达的参数改变对伺服阀的动态性能具有重要影响，在仿真建模时不应只对其进行简单的线性化处理;每种建模方法的侧重点不同，不同的仿真方法相互补充可以更全面的研究伺服阀的特性。对伺服阀特性及仿真建模方法的研究，对于优化和改进电液伺服发具有重要意义，且同样思路也适用于其他液压元件的仿真。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 伺服阀的发展及国内外研究现状

1．2 液压系统仿真建模技术

1．3 本课题的研究意义

1．4 本课题的研究内容

2 电液伺服阀的结构原理特性

2．1 电液伺服阀概述

2．2 电液伺服阀的分类

2．3 电液伺服阀的结构原理

2．4 电液伺服阀的特性

2．4．1 电液伺服阀的静态特性

2．4．2 电液伺服阀的动态特性

2．5 本章小结

3 力矩马达参数对伺服阀动态特性的影响

3．1 力矩马达的分类及工作要求

3．2 力矩马达的结构及工作原理

3．3 力矩马达的非线性数学模型

3．4 伺服阀其他部分的数学模型

3．4．1 衔铁组件模型

3．4．2 喷嘴挡板阀模型

3．4．3 阀芯模型

3．5 模型求解及影响分析

3．6 本章小结

4 电液伺服阀的键合图模型与仿真

4．1 功率键合图简介

4．2 键合图在液压系统建模中的应用

4．3 伺服阀的键合图建模

4．3．1 力矩马达模型

4．3．2 衔铁组件阀芯模型

4．3．2 喷嘴阀、滑阀模型

4．4 仿真结果分析

4．5 本章小结

5 电液伺服阀的棚Esim建模与仿真

5．1 棚Esim仿真软件简介

5．2 伺服阀的柚Esim建模

5．2．1 力矩马达磁路模型

5．2．2 衔铁组件模型

5．2．3 喷嘴挡板阀模型

5．2．4 滑阀模型

5．2．5 整体模型

5．3 模型的仿真与分析

5．3．1 滑阀阀芯位移曲线

5．3．2 空载流量特性曲线

5．3．3 压力特性曲线

5．3．4 内泄渭特性曲线

5．3．5 阶跃响应曲线

5．4 本章小结

结论

参考文献

作者简历

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