電液比例閥用電磁鐵輸出特性的理論分析及試驗研究.pdf

1、比例電磁閥與開關(guān)電磁閥作為重要的液壓控制元件，廣泛應(yīng)用于液壓控制領(lǐng)域的各個方面。近年來，隨著科技的發(fā)展，提高和優(yōu)化電磁閥的特性對推動液壓領(lǐng)域技術(shù)進步具有重要意義。作為電磁閥重要組成部分之一的閥用電-機械轉(zhuǎn)換器，其性能的優(yōu)劣很大程度上決定了電磁閥性能的好壞，因此改善電磁閥用電機械轉(zhuǎn)換器的輸出性能，具有重要的理論意義與實用價值。
　　本文從閥用單電磁鐵輸出特性及其控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，深入研究閥用電磁鐵，主要研究通過信號校正和參數(shù)辨

2、識來改善兩種閥用電磁鐵的輸出特性，并設(shè)計了相應(yīng)的算法。
　　采用電磁數(shù)學(xué)模型和有限元法研究了閥用電磁鐵特性，分析了閥用電磁鐵的電磁參數(shù)關(guān)系，建立了電磁鐵數(shù)學(xué)模型，研究了閥用電磁鐵采用不同幾何設(shè)計隔磁環(huán)時磁鏈、電磁力和電感與輸入電流信號和位移的變化規(guī)律;針對電磁鐵輸出力特性比較陡峭的問題，探討了特殊盆型極靴的磁路解析方程，分析了極靴參數(shù)對輸出電磁力的影響，理論分析表明該方法可以改善電磁鐵輸出力的恒力特性。
　　針對閥用電磁鐵輸

3、出力特性的磁滯和非線性問題，提出了基于電壓信號補償改善電磁力的控制策略，理論分析了該方法的可行性以及實現(xiàn)原理，采用雙線性插值算法對開關(guān)電磁鐵進行電壓補償，改善了鐵磁材料引起的電磁鐵輸出力的滯環(huán)，在有效行程范圍拉平輸出電磁力，并在搭建的電磁鐵試驗系統(tǒng)平臺上進行了試驗驗證。對比例電磁鐵也進行了針對電磁力磁滯的電壓信號校正試驗。研究表明:使用該方法明顯減小了開關(guān)電磁鐵和比例電磁鐵輸出力的滯環(huán)，且在較大工作行程內(nèi)使開關(guān)電磁鐵輸出力特性接近于比例

4、電磁鐵恒力特性。
　　為了減小閥用單電磁鐵的成本，擴大電磁鐵的使用領(lǐng)域，提出了在普通電磁鐵原繞組基礎(chǔ)上增加一套測量用副繞組，采用副繞組的電磁參數(shù)推導(dǎo)磁鏈增量來反應(yīng)動鐵芯位置信息的方法。建立了PWM控制方式下電磁鐵的數(shù)學(xué)模型，包括繞組電動勢平衡方程和力平衡方程，研究分析了主副繞組的電磁特性并進行了仿真，得出了線圈磁鏈增量、電流以及動鐵位置的關(guān)系曲線。仿真結(jié)果表明磁鏈特征量可以反應(yīng)動鐵芯位置信息。并建立了閥用功率放大器的仿真模型，對其

5、驅(qū)動特性進行了仿真分析，為下一步實驗驗證提供了依據(jù)。
　　通過實驗測量了開關(guān)電磁鐵的靜態(tài)電磁特性，得出了磁鏈特征量計算模型。提出了采用積分法計算磁鏈增量的方法，設(shè)計了采用繞組磁鏈增量和輸入電流信號辨識電磁鐵動鐵芯位置的算法，并建立了基于閥用電磁鐵的位置辨識的半實物仿真試驗平臺，通過實驗驗證可通過開關(guān)電磁鐵磁鏈增量實現(xiàn)動鐵位置的辨識。
　　通過理論分析得出了開關(guān)電磁鐵和比例電磁鐵的磁鏈增量與電磁力之間的變化規(guī)律，并通過試驗實際