数字式配流摆线液压马达特性研究

传统摆线液压马达由于采用机械配流,造成机械损失和容积损失高,同时马达结构尺寸大,加工难度较高。基于此,研究一种采用高速电磁开关阀组实现数字式配流与调速一体化的摆线液压马达。分析数字式配流摆线液压马达运行机制与结构特点;在对摆线马达和电磁阀流量特性理论分析的基础上,建立阀-马达动力学模型,针对所提出的模型进行仿真;在此基础上研究摆线马达的配流与转向切换的特性,通过改变PWM占空比,摆线马达可以较好实现双向调速。相比于机械配流式摆线马达,数字式配流摆线马达结构复杂度大大降低,配流与调速的灵活性得到增强。

共轨喷油器高速电磁阀结构参数与响应时间耦合关系仿真研究及优化

为研究共轨喷油器高速电磁阀结构参数与响应时间的耦合关系,并通过结构参数优化设计提高高速电磁阀动态响应速度,首先采用Ansoft软件与Simplorer软件进行联合仿真,建立了耦合驱动电路的高速电磁阀动态响应计算模型,并利用试验数据校核验证了计算模型的准确性。其次,为减少探究优化参数与优化目标耦合关系时的计算工作量,以计算模型提供的样本矩阵为基础,结合D-optimal设计与最小二乘法,采用RSM数学近似模型建立了高速电磁阀响应时间的响应面预测模型,以预测模型为研究工具,选取线圈匝数、衔铁升程、外磁极面积、内磁极面积及衔铁半径5个参数为拟优化结构参数,开展拟优化结构参数元效应敏感性分析研究,确定了衔铁升程为开启响应时间的较敏感参数。最后通过NBI-AFSQP优化算法,以提高高速电磁阀响应速度为优化目标,对高速电磁阀结构参数进行了优化设计。结果表明:经优化设计后,高速电磁阀开启响应时间降低了6.25%,关闭响应时间降低了9.56%,总响应时间降低了7.64%,高速电磁阀动态响应速度得到提高。

高速电磁阀电磁力全工况关键参数相关性分析

为揭示各参数对高速电磁阀电磁力影响机理及交互作用规律,更有效地进行高速电磁阀参数设计及匹配,首先建立了高速电磁阀有限元数值仿真模型,并通过试验进行了验证。然后结合试验设计与相关性分析思想,基于中心复合试验设计构造了相关性分析的样本点,并利用有限元数值仿真模型得出全工况平面内其响应值,进而获得了相关系数,揭示了全工况平面内电磁阀关键参数本身形成的6个一次因素及其交互作用形成的21个二次因素与电磁力的相关性变化规律。通过相关性分析得出对高速电磁阀电磁力影响显著的一次因素为线圈匝数和衔铁厚度;而二次因素对高速电磁阀电磁力的影响随各工况点的变化复杂,最后研究了线圈匝数与衔铁厚度、衔铁厚度与阻尼孔位置、阻尼孔位置与半径三组显著因素的交互作用原理,为高速电磁阀设计及其电磁力预测提供了理论指导。

高速电磁阀电磁力近似模型的构建与分析

为提高高速电磁阀动态响应速度,采用近似模型方法,以建立电磁阀多物理场零维近似耦合模型,实现其性能高效预测及优化。首先创建了柴油机电控单体泵高速电磁阀电磁力有限元计算模型,并通过与试验对比验证了模型的精度。结合面中心复合设计、嵌套中心复合设计、最优拉丁超立方设计与二次多项式响应面模型、Kriging模型、径向基函数模型,构建了18组电磁力近似模型。分析了不同样本点集大小、试验设计方法及近似方法对近似模型精度的影响。得出近似模型的精度随着样本点集的增大并非呈现单调递增的关系;而最优拉丁超立方试验设计与Kriging模型、径向基函数模型具有良好的适应性。构建高速电磁阀工作气隙、驱动电流、线圈匝数、副磁极半径、衔铁厚度、衔铁半径等关键参数的电磁力近似模型最佳方案是最优拉丁方试验设计与Kriging模型的组合,样本点集大小为二次多项式响应面模型所需最少样本点数的1.5倍,模型复相关系数、平均绝对误差、均方根误差值分别为0.97、0.06、0.09。该研究为高速电磁阀多物理场零维近似耦合模型的建立及其优化提供了参考。

高速电磁开关阀开关特性的机理研究

为改善高速电磁阀的开关特性，从电磁阀的数学模型着手，用实验仿真的方法，分析了高速电磁阀的开关特性机理，提出了高速开关阀的设计准则，探讨了阀芯质量、阀芯行程、线圈匝数、线圈电阻、驱动电压与电流等各参数对开关特性的影响．提供了寻找电磁阀快速开关的有效方法．

圆锥和平面形磁极高速电磁铁动态特性对比

对电磁铁吸合和释放过程作了详细探讨,建立了高速电磁铁的电、磁、机耦合动态数学模型,导出动态力的增量方程并进行分析,指出动态特性可由静态特性间接分析获得。在不同结构参数下,对圆锥形和平面形磁极高速电磁铁进行实验和仿真,对比两者动态特性获得适用范围,研究结果为高速电磁铁的工程设计提供了参考依据。

高速电磁阀动态响应的多目标优化

为提高柴油机高速电磁阀的动态响应速度,采用数值模拟与试验相结合的方法,建立了电磁阀的数值仿真模型,通过与试验数据相对比,其吸合响应时间误差为1%,释放响应时间误差为3%,验证了仿真模型的准确性。然后选取了影响电磁阀动态响应特性的5个关键因素,结合最优拉丁方试验设计,建立了其与吸合响应时间、释放响应时间及电磁力之间的Kriging近似模型;同时基于建立的Kriging近似模型构建了电磁阀动态响应多目标优化数学模型,通过NSGA-Ⅱ遗传算法求解得到了Pareto解集,并确定了最终解。结果表明:优化后电磁阀的吸合时间减小了10.1%,释放时间减小了10.4%,其动态响应特性得到了提高,为高速电磁阀的优化设计提供了理论指导。

高速电磁阀动态响应特性响应面预测模型的研究

为了更有效地进行高速电磁阀参数的设计及匹配,经常采用数值模拟方法和结合实验设计的响应面方法。在Ansoft Maxwell电磁仿真环境中建立了柴油机电控单体泵高速电磁阀的有限元模型,通过与试验数据对比,得出电磁阀关闭响应时间最大误差为2%,开启响应时间最大误差为8.7%,验证了该仿真模型的准确性。通过中心复合设计实验设计方法,制定了高速电磁阀动态响应特性实验研究方案。应用最小二乘法进行回归分析,分别得出了高速电磁阀关闭响应时间、开启响应时间的多元二次响应面预测模型。两模型的R2值、Q2值分别为0.986、0.867和0.999、0.981,且通过仿真实验验证,关闭响应时间、开启响应时间最大误差分别为5.1%、1.6%,说明了该模型能够准确预测高速电磁阀的动态响应特性,为高速电磁阀参数的设计及匹配提供了一种有效工具。

航空快速电磁阀的设计和仿真研究

根据某小型发动机控制系统改型需要设计了小电压、小流量快速电磁阀取代原有的液压调节阀,以动态电磁方程为基础对其核心的电磁部分进行了参数设计计算;并以流量连续方程和力平衡方程为基础建立了整个电磁阀的微分形式的数学模型,由MATLAB中的simulink软件直接进行仿真研究和参数分析。研究结果表明:所设计的快速电磁阀,响应速度快,工作稳定、控制精度高,完全满足设计要求,证实了方法的有效性和准确性;直接由微分方程仿真的方法既避免了惯用的小增量线性化对非线性系统的影响,也能实时修正非线性元件和系统的非线性参数,对工程动态设计、反设计、优化提供了依据。

航空发动机高速电磁阀控制模式分析研究

高速电磁阀是航空发动机实现电子控制部件,工程应用中通常采用定频与变频两种驱动方式,而应对控制效果方面进行对比研究。为比较两种方式对系统控制的影响,为相关控制模式选型提供参考,在AMESim环境下建立了电磁阀及典型航空发动机机械液压主燃油流量控制系统的数学模型,运用数字仿真方法,研究了定频变占空比及变频变占空比两种驱动控制模式对系统性能的影响,以及定频控制模式下不同频率对系统性能的影响。结果表明:变频控制方式在快速性方面优于定频控制,其它性能相当。定频控制模式下,驱动频率增加,系统响应的超调量减小但响应速度变慢;驱动频率降低,系统的响应速度变快但超调量增大。

高速开关阀非线性模型及其仿真研究

作为半主动控制的执行器,高速开关阀的开、关性能将直接影响半主动控制效果,对其建立准确、可信的模型并进行仿真研究是基于高速开关阀的半主动控制研究的重要环节。本文首先根据磁性材料的磁化曲线建立了高速开关阀非线性数学模型,模型中考虑了磁路中工作气隙的边缘效应及漏磁通;进而设计了试验方案,对该模型进行校验,仿真与试验结果吻合较好;最后,通过试验和仿真对影响高速开关阀性能的一些参数进行分析,并提出相应改善措施。

电控增压泵高速电磁阀关键参数交互作用分析

为阐明电控增压泵高速电磁阀关键参数间交互作用对电磁阀电磁力的影响机理,首先有效进行超高压共轨系统电控增压泵高速电磁阀参数设计及优化匹配,建立了电控增压泵高速电磁阀三维有限元仿真模型,并通过试验验证了该模型的计算精度;然后,采用响应面法构建电磁力近似模型,并进行了电控增压泵高速电磁阀关键参数交互作用数值计算分析,结果表明,驱动电流与衔铁厚度、衔铁厚度与主磁极半径、主磁极半径与阻尼孔半径这些交互参数对电磁力的影响较大;最后,给出了驱动电流、衔铁厚度与主磁极半径的设计依据,以及主磁极半径和阻尼孔半径优化匹配值。

数字配流与调速式液压马达的建模与实现

研究了一种采用高速电磁开关阀组实现配流与调速的新型液压马达.介绍了液压马达的工作机理及结构特点;建立数学模型,并对液压马达不同负载下的调速特性和换向特性进行了仿真.结果表明,新型液压马达不仅可以通过改变高速电磁开关阀控制信号占空比来调节液压马达的转速,而且可以通过切换配流状态表实现换向.最后,通过新型液压马达样机上的实验研究,证明了该新型液压马达数学模型是合理和有效的.

高速电磁阀模型建立及响应特性研究

高速电磁阀在控制系统中应用越来越广泛,其响应速度直接影响了系统的性能。讨论了高速电磁阀数学模型的建立,然后通过运用Matlab软件中的Simulink对电磁阀的数学模型进行仿真,分析电磁阀的响应特性。研究结果表明:所采用的逆推、分段方法为电磁阀响应特性的研究提供了一个新思路,它能快速、准确得到电磁阀各参数对其响应特性的影响。最后对高速电磁阀的应用进行了展望和讨论。

高速电磁阀的动态特性

高速电磁阀是重要的液压执行元件,因此其响应速度尤为重要。首先分析高速电磁阀的原理结构,再对电学、磁学、运动学进行建模,研究不同参数下系统的响应速度与时间的关系。研究结果表明:采用的控制变量仿真法可以清晰地看出不同参数对系统动态参数的影响,其中起励电压、线圈匝数与占空比对响应的影响比较明显,为项目研究提供参考。

电喷系统高速电磁阀的仿真及响应分析

对某小型重油发动机电喷系统内部的高速电磁阀,进行了建模仿真与响应分析。先建立该高速电磁阀的数学模型,再用Matlab/Simulink对其仿真。通过对不同输入参数的仿真对比,分析影响电磁阀响应的主要因素,从而确定模型的各项参数,得到该电磁阀的稳定及快速响应。该仿真模型考虑了铁磁材料的磁阻及磁阻变化对电磁力的影响,对电磁阀的开发和研制具有一定的参考价值。

电控增压泵高速电磁阀电磁力预测模型构建

为科学预测超高压共轨系统电控增压泵高速电磁阀的电磁力性能,采用响应面法构建电磁力预测模型,实现其性能的高效预测与优化。建立电控增压泵高速电磁阀的三维有限元仿真模型,并通过试验进行了验证。基于试验设计思想,选取驱动电流、工作气隙、衔铁厚度、线圈匝数、主磁极半径、阻尼孔半径这些关键因素,通过响应面法制定了54组样本点的电磁力数值试验研究方案,构建电磁力预测模型,经过R检验,且仿真试验验证电磁力预测模型最大误差为1.3%,表明该模型能够准确预测电控增压泵高速电磁阀电磁力,为超高压共轨系统控制系统设计及优化提供理论依据。

数字配流式液压马达配流特性研究

研究一种采用高速电磁开关阀组实现数字式配流的液压马达。首先分析该数字配流式液压马达的运行机理与结构特点;接着在柱塞运动学分析的基础上,根据配流过程分区间建立了其逆时针和顺时针旋转的数学模型,分析了两个方向旋转模型之间的差异。针对所提出的模型进行了仿真,并在此基础上研究了数字配流式液压马达转向切换过程的特性。初步讨论了高速开关阀的开关频率对液压马达性能的影响,并将该马达与传统液压马达进行了对比。通过样机试验,证明了仿真结果的正确性和有效性。

一种新型电液控制系统的建模与分析

建立以高速电磁阀为核心部件的新型系统,详细分析系统工作原理,建立系统的数学模型与传递函数,用Matlab绘制伯德图,用来确定系统是否稳定;优化活塞的加速度用以实现液压缸的平稳启动与停止;最后从理论和仿真两方面对系统的误差来源与影响因素进行详细分析,采用预见控制策略以消除系统的跟随误差,研究结果表明,此方法可有效减少系统的误差,增强系统的定位精度。

耦合详细驱动电路的高速电磁阀动态模型研究

进行了驱动电流和驱动电压两种励磁源条件下电磁阀动态计算,通过和试验数据的比较,指出驱动电压为励磁源可正确模拟电磁阀的开启过程,但由于没有耦合电流反馈的驱动电路,采用驱动电压为励磁源计算的电磁阀无法关闭。在Ansys Simplorer平台上建立了详细的驱动电流反馈的电磁阀驱动电路数学模型,进行了详细驱动电路模型和电磁阀三维模型的耦合,建立了电-磁-机耦合的电磁阀数学模型,计算结果和试验数据的对比表明,建立的电磁阀动态数学模型可准确描述电磁阀的开启过程和关闭过程。