新型电液比例阀的设计及其控制方法的研究

新型电液比例阀的设计及其控制方法的研究

最后得出一种相对较优的阀芯、阀腔形式，成为新型比例阀的核心元件。

1.3.2 电液比例阀的数字控制器和脉宽调制技术

比例阀控制器的作用是对控制信号进行处理和放大，驱动电气—机械转换装置。传统电液比例阀多用模拟控制器。采用模拟式电气—机械转换装置,将电信号转换为位移信号,连续地控制液压系统中工作介质的压力、方向或流量。因此,该控制器的优劣直接关系到整个液压系统的性能。但是，模拟电路无法运用很多控制算法，另外可靠性也不佳，已不能满足需要。随着现代工业生产规模的扩大和自动化程度的提高，计算机控制系统在现代工业中的地位越来越高。其中单片机是一种单片微型计算机，它体积小、功耗低、功能强、性能价格比高，在控制相对简单的系统时有着不可比拟的优点。论文设计了以单片机为核心的计算机控制系统。

脉宽调制技术PWM是利用大功率晶体管的开关特性来调制固定电压的直流电源，它能按一个固定的频率来接通和断开，并根据需要改变一个周期内接通和断开时间的长短，得到周期一定、脉冲宽度可控的矩形波。把这种电压加在比例电磁铁两端，阀芯处于微振动状态。由于脉冲周期远小于阀芯的响应周期,所以阀芯的运动只响应PWM 信号的平均值。把这种技术运用到阀控电路中可以节省大量元器件，简化电路，使系统抗干扰能力显著增强。同时避免了线圈发热现象。

论文中以单片机控制系统和数字PID算法做为研究对象，编制了控制程序，设计了单片机系统电路。另外结合先进可控的PWM (脉冲宽度调制) 技术，选用了设计成熟的功率放大集成电路，使电液比例阀的控制性能大大优化。

1.3.3 电液比例阀的稳态、动态数学模型与仿真

运用动力学和运动学的理论将阀的工作状态抽象成数学模型是研究现代液压系统的主要方法，利用计算机的高速运算性能可以方便的对数学模型求解，从而达到仿真试验，优化参数的目的。电液比例阀的数学模型是主阀和先导阀的动态和稳态力学平衡方程，节流口前后的压力流量方程和液阻流量平衡方程。在这些方程的基础上推导整个系统的传递函数。这些数学模型通过一定的方法最后在计算机上实现仿真。通过分析仿真结果来判断阀的优劣。论文中的仿真是在MATLAB/SIMULINK环境下完成的。

Mathworks公司开发的数值计算软件MATLAB中包含了一款非常优秀的仿真软件包SIMULINK，它是研究和仿真各种系统的优秀工具。SIMULINK 模块,主要是针对控制系统而设计的。是具有动态建模、仿真及综合分析功能的高性能软件

离散和两者混合的线性、包。它为用户提供了一个非常友好的仿真环境,支持线性、

非线性系统,并且为用户提供了用方框图进行建模的图形接口,还包括了众多的线性和非线性环节,使用极为方便。