气动比例阀参数辨识及迟滞优化

先导式气动比例阀作为气动比例控制系统的核心元件,其在时间响应上存在的迟滞性,影响了系统的控制响应速度。针对该问题,结合其内部结构和工作原理,分别对先导控制级、主阀芯的动力学特性以及阀内气体流动过程进行建模分析,并使用遗传算法对阀内的等效弹簧刚度及Stribeck摩擦系数等参数进行辨识。通过AMESim对先导式气动比例阀进行仿真分析,获得先导室上腔容积、等效弹簧刚度及先导级进气通道截面积等主要参数对响应迟滞以及控制精度的影响。以迟滞最小为目标,利用二次规划算法确定最优参数。结果表明:经过序列二次规划设计后,死区时间由0.041 s降为0.031 s,达到稳态的时间缩短了20.79%,并对不同口径的比例阀进行优化,在保证控制精度的前提下,响应迟滞均降低20%左右,为先导式气动比例阀的参数设计提供理论基础。

比例阀控气缸系统确定性鲁棒反步运动跟踪控制器

为实现气缸运动轨迹的高精度鲁棒控制,建立了比例阀控缸系统的数学模型,并基于反步法设计了一种能够有效抑制系统模型参数不确定性、未建模动态和外界扰动等因素影响的非线性确定性鲁棒控制器。利用MATLAB中的Simulink模块构建气缸运动轨迹跟踪控制系统仿真模型。采用MATLAB/Simulink中的xPC-Target开发了基于非线性确定性鲁棒控制器的气缸运动轨迹实时控制系统。仿真结果表明所设计控制器是可行的。试验结果表明该控制器能够有效地跟踪参考轨迹,跟踪0.3 Hz正弦轨迹时的最大跟踪误差为0.89 mm,约为幅值的2.97%;跟踪0.4 Hz正弦轨迹时的最大跟踪误差为1.02 mm,为幅值的3.4%。

煤矿井下钻机用数字比例阀静动态特性研究

针对数字比例阀在煤矿井下钻机电液系统应用中特性开发不足的问题,从数字比例阀的原理出发,构建其数学模型,阐述先导级和主阀之间的耦合关系,发现先导流量是决定主阀静动态特性的关键指标。研究建立了数字比例阀的AMESim模型,仿真结果表明,控制数字比例阀的PWM信号频率为20 Hz时,占空比对流量的线性调控范围为0.2~0.8,主阀输出流量波动幅值为3.16 L/min,数字比例阀静动态特性表现良好。调整好PWM信号频率后将数字比例阀运用于钻机给进回路中,经过测试试验,数字比例阀控给进回路的钻机位移误差较传统阀控回路由2.8%提升至1.9%。

电气比例阀的智能化控制策略与在精密机械设备中的应用研究

随着科技的迅猛发展和工业4.0时代的到来,精密机械设备在制造业中的地位日益凸显,对控制系统的精度、响应速度和智能化水平提出了更高要求。在这一背景下,电气比例阀作为控制流体动力的核心元件,其智能化控制策略的研究与应用显得尤为重要。电气比例阀通过精准调节流体的压力和流量,实现对机械运动的精细控制,是确保精密加工、精密装配等高端制造过程得以顺利进行的关键。本文旨在深入探讨电气比例阀的智能化控制策略,包括但不限于PID控制策略的优化、模糊逻辑控制、神经网络自适应控制以及集成控制策略如模糊PID和神经模糊控制等,并结合实际案例,分析这些策略在精密注塑机械、数控机床、自动化装配线等领域的应用效果,揭示其在提高生产效率、增强系统稳定性和灵活性、降低能耗等方面所发挥的积极作用。通过理论与实践的结合,本文期望为电气比例阀的智能化控制技术在精密机械设备中的应用提供科学依据和实践指导,进一步推动制造业智能化转型和产业升级。

射流管伺服比例阀

文中对伺服阀与比例阀的结构、性能、抗污染能力及价格等多方特点进行了比较。并介绍了中船重工集团第七0四研究所在三十多年生产射流管伺服阀基础上研制的射流管伺服比例阀。其采用了前置独立式直杆型射流放大器、外接式滤油器及过滤模块等新技术，进一步提高了整阀的抗污染性能并降低了生产成本。安装接口按IS04401的有关标准设计；该阀的控制性能及精度完全等同于伺服阀，但对油液的要求等同于比例阀，成本只为国外同类伺服比例阀的三分之一三分之二，可广泛运用于航空航天及各类工业控制场合。

比例阀在控制系统中的应用

本文主要介绍比例调节阀的结构、性能、原理、调试及其在热处理中的应用。

射流管伺服比例阀

对伺服阀与比例阀的结构、性能、抗污染能力及价格等特点进行了比较。介绍了某研究所研制的射流管伺服比例阀。其采用了前置独立式直杆型射流放大器、外接式滤油器及过滤模块等新技术，进一步提高了整阀的抗污染性能并降低了生产成本。安装接口按ISO4401的有关标准设计，可方便地替代国外同类型的伺服阀、伺服比例阀及比例阀；该阀的控制性能及精度完全等同于伺服阀，但对油液的要求等同于比例阀，成本只为国外同类伺服比例阀的1／3—2／3，可广泛运用于航空航天及各类工业控制场合。

伺服比例阀的发展

本文对伺服阀和比例阀特点进行了比较。介绍了由常规比例阀发展而来的高性能比例阀；同时为了满足工业场合的使用要求，伺服阀也开始由高端向中端发展，这两者往往被称为伺服比例阀（或比例伺服阀）。中船重工集团第七0四研究所在原有射流管伺服阀的基础上，通过采用一些新技术，发展了具有自身特色的射流管伺服比例阀。

6DBF-10型六联电液比例阀的研制

目前井下矿山设备已广泛采用液压传动和液压控制技术来实现设备所需要的动作 ,因此井下矿山设备遥控操纵的一个关键问题是 ,如何把多路电信号输入转换成多路液压能输出。 6DBF - 1 0型六联电液比例阀正是为解决这一问题而研制的新产品。该产品不但实现了多路电信号到多路液压能的成比例转换 ,还具有体积小、质量轻、输出线性好、重复精度高、响应快等优点。本文就该阀的结构设计、工作原理、设计计算、性能测试、加工制造、应用等方面进行了论述。

基于LabVIEW的比例阀性能测试试验台的设计

为了改善比例阀在使用过程中由于出现质量问题而导致设备故障的局面,研制一种测试比例阀特性、校正节流孔尺寸的试验台对实际设备制造具有重要意义。该试验台根据检测比例阀和节流孔的需求,对液压元器件、控制系统和数据采集系统进行选型,搭建一套自动测试平台。系统采用LabVIEW软件+数据采集卡作为数据采集平台,实现了特性曲线的实时图形化显示。试验结果表明:比例阀测试试验台满足了比例阀的各项性能测试要求,该项检测技术对比例阀特性测试具有一定意义,适合工程机械车辆工程行业搭建自己的比例阀测试平台。

电液比例阀的研究综述及发展趋势

电液比例阀是电液比例控制技术的核心元件,它按照输入电信号指令,连续成比例地控制液压系统的压力、流量或方向等参数。综述了比例压力阀和比例流量阀国内外的研究进展,并且对比例阀未来的发展趋势进行了展望。

比例阀异形阀口流量特性PIV可视化实验研究

以比例阀异形阀口的流量特性为研究对象,搭建了U形、V形、圆头渐扩形节流槽阀口结构的数学模型,并进行了仿真与实验研究,分析了异形阀口在不同压差及不同开口度条件下的流量特性,得到了圆头渐扩形阀口形式具有较好的流量控制线性度。采用相似实验的方法,按雷诺相似准则设计比例阀实验模型,并选用纯水为介质,利用2D-PIV流场测试技术对异形阀口流场特性进行了可视化实验研究,得到了圆头渐扩形阀口不但具有较好的流量特性,并且降低了旋涡的面积与强度,预期会产生较小的流动损失。

基于比例阀的气动伺服系统神经网络控制方法的研究

研究了用神经网络 PID控制器对基于比例阀的气动伺服系统进行控制的方法。用神经网络辨识器来逼近非线性动力学系统 ,并在线修改控制参数。实验及分析表明 ,适当的选择网络参数 ,经过充分的离线训练 ,该控制器可以进行在线的自适应控制 ,系统的控制精度和动态特性有明显提高 ,且在环境参数变化时 ,控制器具有在线自学习和自整定参数的能力。

电液比例阀控缸位置控制系统的建模与仿真研究

通过对电液比例阀控缸液压位置伺服系统详细分析,推导出对称比例阀控不对称缸位置伺服系统的数学模型并进行线性化处理。采用比例控制方法,通过系统仿真得到了模型在低频工作频段内的动态响应。结果表明,系统在低频工作频段内的动态响应比较理想,为系统的进一步实验研究提供了理论依据和准备,提高了在设计和分析系统时的效率。

基于PWM控制技术的电液比例阀的研究

介绍了基于PWM(Pulse Width Modulation)技术控制的电液比例阀的特点和原理。分析了占空比D与平均电流I之间的关系,并对一基于PWM控制的电液比例阀的流量特性曲线进行了分析。提出了通过改进PWM技术以改善液压控制系统的动态性能,提高控制精度的一般方法。

伺服比例阀的非线性建模与实验验证

针对伺服比例阀中存在的多种非线性因素,提出包含滞环、磁饱和、时变参数、摩擦、液动力等特征在内的阀整体模型.基于非线性电路原理,建立比例电磁铁的集中参数模型.在多个不同固定气隙下进行电磁铁的阶跃电压动态测试,获取一系列磁化特性曲线,通过曲线拟合和数据插值等方法建立电感、电磁力增益和耗散电阻等电磁铁关键参数的非线性函数式.根据动力学方程建立阀体机械运动部件的模型,采用直接测量和间接估算相结合的方法确定各项参数值.通过实验获取恒定压差下稳态液动力与阀芯开度的关系曲线,并提供拟合后的数学表达式.为验证伺服比例阀综合模型的准确性,设计开环和闭环2种测试方法.开环时直接给电磁铁施加恒定电压,并采集电流与阀芯位移的阶跃响应曲线;闭环时通过阀芯位置PID控制器,分别测试空载与加载时的阀芯动态响应特性.仿真和实验结果表明,仿真模型在同样的参数和测试条件下获得与实验相吻合的响应曲线,验证模型的有效性,为后续针对伺服比例阀的控制器开发和故障诊断等工作提供有效的工具.

电液比例阀控非对称缸系统的负载流量特性

针对液压缸正反方向运动特性不一致问题,建立包含死区的电液比例阀控非对称液压缸系统的数学模型,分析外负载变化、液压缸结构不对称对系统特性的影响。根据系统的数学模型得到比例阀开口处于线性区域时系统在任意负载状态下的负载流量特性曲线。研究结果表明:随着液压缸两腔面积比的减小,系统的不对称特性增大;随着压力负载增加,系统的非对称性先减弱后增强;随着拉力负载的增加,系统的非对称性增强;实际负载流量比与理论负载流量比相对误差不超过6%,验证了负载流量特性分析的正确性。

基于PWM控制的电液比例阀控制系统的设计

针对传统的采用PID控制技术的电液比例阀控制系统在控制性能要求较高的场合不能满足要求的问题,提出了一种基于PWM控制的电液比例阀控制系统的设计方案,分析了PWM的控制原理及其数学模型,详细介绍了系统控制电路的设计及在Keil uVision2环境下采用C8051F010单片机的PCA实现的16位PWM控制算法。实际应用表明,采用PWM对电液比例阀的压力和流量进行控制具有价格低廉、重复性好、功耗小和抗干扰能力强等优点。

比例阀控气动位置伺服系统数学模型的建立及研究

本文从气动位置伺服系统的结构及特性方程出发,推导出系统结构方框图,由此得出了描述系统的四阶线性模型,并对模型参数的变化问题进行了讨论。最后对伺服系统实际控制过程中的传递函数进行了仿真及试验研究,得出了具有实际应用价值的系统数学模型。

伺服比例阀用动圈式直线电机

为研制用于驱动大流量伺服比例阀先导级的高响应电-机械转换器,提出采用异型永久磁铁励磁的动圈式直线电机(moving coil linear motor,MCLA)结构方案,给出设计准则,采用有限元计算方法分析磁路特征,计算结果表明,采用异型永久磁铁较规则形状可提高驱动力7%以上。在此基础上,设计了驱动大流量伺服比例阀先导级的动圈式直线电机,并制造出样机,建立了测试系统,对样机的动静态特性进行试验测试,试验结果验证了设计计算的正确性,试验结果表明所研制的样机性能可以满足高响应大流量伺服比例阀先导级驱动要求。