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基于AMESim软件的三级电液伺服阀建模与仿真

作者:Simwe    来源:LMS    发布时间:2012-10-11    收藏】 【打印】  复制连接  【 】 我来说两句:(0逛逛论坛

功率滑阀模型选用AMESim 软件液压元件设计库、液压库和机械库中的模块来建立, 如图4 所示。在功率滑阀模型中, 用模块5来考虑阀芯的质量、阀芯的粘性阻尼、阀芯所受库仑摩擦力和限制阀芯的行程; 用模块3、4、6、7、10和11来考虑阀芯所受的液动力、阀芯和阀套的径向间隙以及节流棱边的重叠量; 用模块1、2、8和9来考虑阀芯两端控制面积和控制腔的容积。

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图4 功率滑阀模型图

将先导阀模型与功率滑阀模型连接起来, 再加上伺服控制部分、控制信号源, 接上压力油源和油箱, 将功率滑阀模型的A口和B 口通过一个带控信号的节流阀模块连接起来。这样就得到了完整的三级电液伺服阀仿真模型, 如图5所示。

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图5 三级电液伺服阀模型图

2.3模型仿真和结果分析

依据国外某一标准三级电液伺服阀来设置模型的各项参数。取先导阀幅频宽f-3dB = 140Hz, 供油压力为21MPa。主控制阀芯直径D = 22mm, 供油压力为7MPa。设置好所有相关参数后进行仿真, 在仿真过程中动态修改PID控制器的各项参数来优化阀的各项性能参数。这里主要关注阀的流量增益、压力增益、流量- 压力系数和频宽等性能参数。仿真优化结束后绘制不同曲线来得到阀的各项性能参数, 如空载流量曲线和闭环波德图, 图6为空载流量曲线, 通过此曲线可得到阀的死区大小、流量增益和额定流量等; 图7 为闭环波德图,通过此图可得到阀的幅频宽和相频宽。

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图6 三级电液伺服阀空载流量曲线

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图7 三级电液伺服阀闭环波德图

把通过仿真得到的阀的各性能参数和标准产品样本提供的性能参数相比较, 结果基本是一致的, 这充分说明用AMESim软件建立的三级电液伺服阀模型是正确的。

对于结构原理相同而额定流量不同的阀, 只需一次性建模, 然后改变对应的物理参数和控制参数就可以直接进行仿真。可以通过修改各参数以使阀达到最佳性能, 从而为三级电液伺服阀的几何结构设计和控制器参数选择提供理论依据。同时也可仿真三级电液伺服阀的各种故障, 为伺服阀现场故障的诊断和维修提供指导, 提高工作效率。

3 结论

三级电液伺服阀是集机械技术、电气技术和液压技术于一体的复杂系统, 运用仿真软件AMESim进行建模和仿真分析, 可得到以下结论:

(1) AMESim的图形化建模仿真界面直观易懂, 使用方便, 容易掌握, AMESim的图形处理功能比较完善, 可以将所感兴趣的数据直接图形化并进行各种叠加处理, 还可以对所得图形进行动态实时更新, 有利于提高工作效率。

(2) AMESim模型库丰富, 其液压元件设计库、液压库、机械库和控制库特别适用于三级电液伺服阀的建模。

(3) 基于AMESim建立三级电液伺服阀的模型,修改结构参数和控制参数后直接仿真就可得到伺服阀的各性能参数。这为下一步进行三级电液伺服阀结构参数和控制器参数的优化设计提供了条件。

参考文献
【1】李洪人. 液压控制系统(修订本) [M ]. 国防工业出版社, 1990.
【2】付永领. 祁晓野. AMESim系统建模和仿真[M ]. 北京航空航天大学出版社, 2006.
【3】邹伯敏. 自动控制理论[M ]. 机械工业出版社, 2001.
【4】朱学彪, 陈奎生. 对于三级电液伺服阀的新型仿真与研究[ J ]. 机床与液压, 2005 (2) 

 
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