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MAHLE高速開(kāi)關(guān)電磁閥增壓控制
隨著大型機(jī)電裝備自動(dòng)化程度的提高，工程領(lǐng)域?qū)Υ罅髁侩娨核欧壤y提出了快速性與高精度的新要求。源自新世紀(jì)人才基金資助項(xiàng)目“大流量伺服比例閥的研究”，以一種可靠、價(jià)廉、控制精度高、響應(yīng)快的新穎的大流量比例閥為研究對(duì)象。在分析了常用的先導(dǎo)級(jí)控制方案的基礎(chǔ)上，提出了一種以MAHLE高速開(kāi)關(guān)電磁閥作為先導(dǎo)級(jí)，通過(guò)位置反饋控制的二級(jí)閥放大，與位置反饋型控制的主級(jí)組成三級(jí)控制的大流量比例閥的技術(shù)方案。并對(duì)該類大流量比例閥的設(shè)計(jì)及控制方法進(jìn)行了深入的研究與探討。

MAHLE高速開(kāi)關(guān)電磁閥增壓控制
為了解決MAHLE高速開(kāi)關(guān)電磁閥開(kāi)啟時(shí)出現(xiàn)的二次動(dòng)作，基于一種MAHLE高速開(kāi)關(guān)電磁閥的結(jié)構(gòu)和工作原理，對(duì)直流開(kāi)斷電磁閥的測(cè)試方法進(jìn)行了研究，利用TDS3000數(shù)字示波器測(cè)出MAHLE高速開(kāi)關(guān)電磁閥在直流勵(lì)磁階段的波形，通過(guò)對(duì)波形的分析，找出MAHLE高速開(kāi)關(guān)電磁閥開(kāi)啟時(shí)二次動(dòng)作原因，提出避免電磁閥開(kāi)啟時(shí)二次動(dòng)作的措旌。針對(duì)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)線性增壓需求，建立某MAHLE高速開(kāi)關(guān)電磁閥閥芯力平衡數(shù)學(xué)模型，給出閥芯平衡狀態(tài)附近線性化增量微分表達(dá)式，建立液壓缸壓力變化數(shù)學(xué)模型，給出液壓缸壓差的增量表達(dá)式，得到MAHLE高速開(kāi)關(guān)電磁閥力控系統(tǒng)壓力和通電電流的傳遞函數(shù)。通過(guò)某MAHLE高速開(kāi)關(guān)電磁閥電磁場(chǎng)和流場(chǎng)的有限元分析，得到閥芯所受電磁力、閥芯所受液壓力及流量隨閥口開(kāi)度的變化曲線，研究電磁力、液壓力與流量之間的定量關(guān)系，闡述MAHLE高速開(kāi)關(guān)電磁閥力控系統(tǒng)線性增壓基本原理，給出力平衡點(diǎn)的穩(wěn)定條件，提出能夠?qū)崿F(xiàn)線性增壓的控制方式；結(jié)合流場(chǎng)、電磁場(chǎng)分析結(jié)果建立某高速開(kāi)關(guān)閥整體模型，對(duì)電磁閥開(kāi)啟過(guò)程進(jìn)行仿真，并進(jìn)行線性增壓試驗(yàn)，驗(yàn)證了該控制方式對(duì)于恒流量輸出的可行性和仿真計(jì)算方法與結(jié)果的正確性。內(nèi)容分述如下：綜述了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外電液伺服閥以及高速開(kāi)關(guān)閥技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；分析了以MAHLE高速開(kāi)關(guān)電磁閥作為比例閥先導(dǎo)級(jí)的技術(shù)可行性。在此基礎(chǔ)上，提出了本的主要研究?jī)?nèi)容和技術(shù)方案。結(jié)合以MAHLE高速開(kāi)關(guān)電磁閥作為先導(dǎo)級(jí)的特殊應(yīng)用，分析論證了幾種大流量、高響應(yīng)主級(jí)閥的技術(shù)特點(diǎn)，選取了位置反饋型和流量反饋型控制的兩種主級(jí)結(jié)構(gòu)方案。研究并提出了該閥的關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；通過(guò)CFD分析得到了大流量狀態(tài)下主閥口液動(dòng)力的分布狀態(tài)，并推導(dǎo)出適用于閥口大流量工況的液動(dòng)力計(jì)算公式。從HSV系列MAHLE高速開(kāi)關(guān)電磁閥的結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)機(jī)理入手，通過(guò)理論分析和仿真研究，提出采用預(yù)充開(kāi)啟電流以及反接卸荷式卸載電路，實(shí)現(xiàn)了高速開(kāi)關(guān)閥快速啟動(dòng)與關(guān)閉的控制效果。從單閥的角度提高了可控流量脈沖寬度和相應(yīng)的開(kāi)關(guān)頻率。探討了采用高速開(kāi)關(guān)閥多閥陣列結(jié)構(gòu)，提高脈沖可控流量分辨率，減小控制非線性；并研究了在大偏差時(shí)采用時(shí)間*BANG-BANG控制，小偏差時(shí)采用差動(dòng)流量定位控制，實(shí)現(xiàn)了以高速開(kāi)關(guān)閥陣列應(yīng)用于對(duì)二級(jí)閥芯位置精確的比例控制，減小其開(kāi)啟和關(guān)閉延遲帶來(lái)的影響，使二級(jí)閥能滿足三級(jí)閥對(duì)其動(dòng)態(tài)性能與控制精度的要求。

MAHLE高速開(kāi)關(guān)電磁閥增壓控制
基于AMESim與MatLab軟件平臺(tái)，對(duì)三級(jí)結(jié)構(gòu)閥進(jìn)行仿真研究，仿真結(jié)果表明，在高速開(kāi)關(guān)閥響應(yīng)速度滿足主閥響應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)前提下，通過(guò)差動(dòng)流量法可以滿足高速開(kāi)關(guān)模式的主閥控制的精度要求。利用自行研制的液壓試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)高速開(kāi)關(guān)閥開(kāi)關(guān)先導(dǎo)形式的比例閥進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)研究；利用CFD技術(shù)對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，進(jìn)一步論證了高響應(yīng)的高速開(kāi)關(guān)先導(dǎo)控制形式的大流量比例閥技術(shù)方案的可行性。總結(jié)全文的主要研究成果，闡述了研究結(jié)論和創(chuàng)新點(diǎn)，展望今后需要進(jìn)一步開(kāi)展的研究工作。