電液比例閥用電磁鐵輸出特性的理論分析及試驗(yàn)研究.pdf

1、比例電磁閥與開(kāi)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(gè)方面。近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展，提高和優(yōu)化電磁閥的特性對(duì)推動(dòng)液壓領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)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(jī)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(jī)械轉(zhuǎn)換器的輸出性能，具有重要的理論意義與實(shí)用價(jià)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(guò)信號(hào)校正和參數(shù)辨

2、識(shí)來(lái)改善兩種閥用電磁鐵的輸出特性，并設(shè)計(jì)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(jì)隔磁環(huán)時(shí)磁鏈、電磁力和電感與輸入電流信號(hào)和位移的變化規(guī)律;針對(duì)電磁鐵輸出力特性比較陡峭的問(wèn)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(duì)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(duì)閥用電磁鐵輸

3、出力特性的磁滯和非線(xiàn)性問(wèn)題，提出了基于電壓信號(hào)補(bǔ)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(shí)現(xiàn)原理，采用雙線(xiàn)性插值算法對(duì)開(kāi)關(guān)電磁鐵進(jìn)行電壓補(bǔ)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(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)上進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。對(duì)比例電磁鐵也進(jìn)行了針對(duì)電磁力磁滯的電壓信號(hào)校正試驗(yàn)。研究表明:使用該方法明顯減小了開(kāi)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(kāi)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(kuò)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(cè)量用副繞組，采用副繞組的電磁參數(shù)推導(dǎo)磁鏈增量來(lái)反應(yīng)動(dòng)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(dòng)勢(shì)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(jìn)行了仿真，得出了線(xiàn)圈磁鏈增量、電流以及動(dòng)鐵位置的關(guān)系曲線(xiàn)。仿真結(jié)果表明磁鏈特征量可以反應(yīng)動(dòng)鐵芯位置信息。并建立了閥用功率放大器的仿真模型，對(duì)其

5、驅(qū)動(dòng)特性進(jìn)行了仿真分析，為下一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提供了依據(jù)。
　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量了開(kāi)關(guān)電磁鐵的靜態(tài)電磁特性，得出了磁鏈特征量計(jì)算模型。提出了采用積分法計(jì)算磁鏈增量的方法，設(shè)計(jì)了采用繞組磁鏈增量和輸入電流信號(hào)辨識(shí)電磁鐵動(dòng)鐵芯位置的算法，并建立了基于閥用電磁鐵的位置辨識(shí)的半實(shí)物仿真試驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可通過(guò)開(kāi)關(guān)電磁鐵磁鏈增量實(shí)現(xiàn)動(dòng)鐵位置的辨識(shí)。
　　通過(guò)理論分析得出了開(kāi)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(guò)試驗(yàn)實(shí)際