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意大利CAMOZZI康茂勝電磁閥應(yīng)用分析
近年來，直動(dòng)式電磁閥以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小巧、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好等性能越來越多地應(yīng)用到了航天、航空、石化等各種控制系統(tǒng)。作為控制系統(tǒng)的開關(guān)執(zhí)行元件，在系統(tǒng)工作時(shí)，電磁閥要進(jìn)行多次重復(fù)啟動(dòng)和脈沖工作，因此對(duì)電磁閥準(zhǔn)確的開關(guān)時(shí)間的把握是至關(guān)重要的。

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本設(shè)計(jì)通過對(duì)電磁閥模型進(jìn)行了分析，掌握電磁閥的啟閉工作特性，采用非接觸式感應(yīng)線圈測(cè)磁法對(duì)電磁閥動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的微弱電磁信號(hào)進(jìn)行A/D采集并進(jìn)行了分析。由于電磁閥動(dòng)作快，采集量大，同時(shí)產(chǎn)生的電磁信號(hào)很微弱，為便于采集，在A/D采集前用儀表放大器INA118對(duì)其進(jìn)行放大，再用A/D采集板進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)采集。而受到周圍環(huán)境和采集系統(tǒng)自身帶來的電磁的干擾較大，帶來不可避免的噪聲，在放大采集有用信號(hào)的同時(shí)也將噪聲進(jìn)行了放大和采集。由于電磁閥開關(guān)動(dòng)作時(shí)間短暫，用采集的帶噪聲的信號(hào)，對(duì)電磁閥開關(guān)時(shí)間的精確判斷會(huì)造成較大的誤差。為了確定電磁閥準(zhǔn)確的開啟和關(guān)斷時(shí)間點(diǎn)，需對(duì)電磁線圈傳感器采集放大的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，本設(shè)計(jì)通過分析研究與對(duì)比多種自適應(yīng)濾波算法，設(shè)計(jì)基于歸一化LMS算法的自適應(yīng)濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行噪聲消除。 本文介紹了自適應(yīng)濾波器的基本原理，結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。對(duì)自適應(yīng)算法中的zui小均方算法進(jìn)行了深入研究，具體分析了他們的收斂特性及各參數(shù)對(duì)算法性能的影響，并對(duì)算法的性能進(jìn)行比較。應(yīng)用MATLAB軟件，
電磁閥的高速響應(yīng)特性是精確控制噴油正時(shí)、噴油持續(xù)期以及實(shí)現(xiàn)多次噴射規(guī)律的關(guān)鍵；電磁閥流通能力是保證柴油機(jī)不同工況循環(huán)噴油量的關(guān)鍵。然而電磁閥的流通能力和響應(yīng)速度往往是相互矛盾，提高流通能力需要增大閥口中徑或閥芯行程，這將導(dǎo)致響應(yīng)速度的降低。
為滿足電控噴油器燃油噴射控制要求，電磁閥設(shè)計(jì)相關(guān)的主要研究工作及結(jié)論如下： 1.以低速二沖程柴油機(jī)電控液力增壓式噴油器的燃油噴射控制為目標(biāo)，通過電磁閥的流通能力計(jì)算，確定了電磁閥的閥口中徑和行程；通過電磁閥的響應(yīng)速度計(jì)算，確定了電磁閥電磁力的大小；根據(jù)行程及電磁力需求，通過磁路計(jì)算確定了電磁鐵的結(jié)構(gòu)參數(shù)，完成了電磁閥的初步設(shè)計(jì)。 2.運(yùn)用Maxwell電磁有限元分析軟件，建立了電磁鐵的有限元模型；通過靜磁場(chǎng)參數(shù)化分析，研究了電磁鐵鐵心材料、極柱數(shù)、外徑、磁軛厚度和銜鐵厚度等參數(shù)對(duì)電磁力的影響，優(yōu)化了電磁鐵的各結(jié)構(gòu)參數(shù)；設(shè)置了電磁鐵的激勵(lì)電路和負(fù)載，以柴油機(jī)單次循環(huán)噴油的脈寬對(duì)電磁鐵進(jìn)行了瞬態(tài)磁場(chǎng)仿真，研究電磁鐵的開關(guān)響應(yīng)特性，分析了鐵心渦流效應(yīng)對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度分布的影響。 3.在AMESim軟件平臺(tái)建立了電磁閥的動(dòng)態(tài)仿真模型，實(shí)現(xiàn)了電磁鐵、H橋驅(qū)動(dòng)電路和閥芯的動(dòng)態(tài)耦合；通過電磁閥動(dòng)態(tài)仿真，分析了電磁閥工作過程中驅(qū)動(dòng)電流、電磁力、閥芯位移、閥口液體流動(dòng)、控制腔壓力及泄漏流量的耦合關(guān)系；以電磁閥響應(yīng)速度為目標(biāo)，通過動(dòng)態(tài)仿真，優(yōu)化了閥芯結(jié)構(gòu)尺寸。 4.通過電磁閥的動(dòng)態(tài)特性分析，確定了開啟電流值為50A和維持電流值為4A，在200bar~300bar工作壓力內(nèi)電磁閥開啟響應(yīng)時(shí)間小于1ms，關(guān)閉響應(yīng)時(shí)間小于2ms，電磁閥單次開啟的zui小脈寬小于1ms，多次開啟的zui小時(shí)間間隔小于2ms。電磁閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)和工作頻率均滿足燃油噴射控制要求。

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對(duì)自適應(yīng)算法在噪聲對(duì)消中的應(yīng)用進(jìn)行了仿真研究，針對(duì)各類不同參數(shù)和不同輸入信號(hào)，分析比較了各種情況下的濾波器收斂速度、穩(wěn)態(tài)誤差和各算法的優(yōu)缺點(diǎn)；并完成了對(duì)采集微弱電磁信號(hào)時(shí)產(chǎn)生的噪聲干擾的有效消除，達(dá)到了對(duì)電磁閥開啟和關(guān)閉的精確時(shí)間的估計(jì)。