基于比例先导的负载口独立可编程阀,    中山东凤登高车出租, 中山东凤登高车, 中山登高车出租    基于可编程阀的设计目标，单联阀额定流量，釆用目前应用最广泛的滑阀形式。为了降低中位的泄漏量，在主阀芯处设正遮盖量ｋ。基于比例先导的负载口独立可编程阀：对主阀芯应用动量定理，得到主阀运动方程：其中为主阀芯质量，瞬态系数，＆为稳态系数。作用在主阀芯上的先导控制力。其中Ｌ和ｂ为主阀芯两端的弹簧刚度，“＋”表示弹簧处于伸长状态，表示弹簧处于压缩状态。为作用主阀芯上的摩擦力，主要由流体流动的剪切力产生的摩擦，克服流体粘性而引起的摩擦阻力，因滑阀副存在的径向缝隙而产生的侧向摩擦力组成。因其计算方法复杂而且系数均与ｉ相关，所以记尺ｖ为流体摩擦系数Ｆｆ＝Ｋｖｘｖ.  其中Ｃｒｆ为流量系数，Ｃｖ为速度系数，ｗ为面积梯度，Ｐ为流体密度，Ａｐ等于阀口压力差。忽略此时阀的输出流量。假设执行器端的负载力为巧，由执行器引起的负载压力为６。当ｐ２２０，表现为负载口进油；当＜６时，表现为负载口回油。主阀芯两边各有先导回路，先导压力由两边容腔的压力差决定,  对于比例先导级，从结构方面包括先导阀芯，反馈对中杆（相当于对中弹簧），音圈电机等。由音圈电机提供的电磁力与反馈对中杆提供的电磁力，阀芯运用产生的阻力以及流体产生的阻力相平衡。左右两边各有一组比例先导阀模块。用＇来表示先导阀芯的位移，先导阀芯的运动可以写作.   其中为先导阀芯质量，４为音圈电机提供的驱动力。对于本系统，可以忽略音圈电机的内部作用原理，将音圈电机的驱动力等效成一个与线圈电流成正比的推力。反馈对中杆提供的一个等效的弹簧力。本论文采用了一种悬臂梁结构提供对中平衡力，相对于弹簧能够在更短的行程提供更大的平衡力。为先导阀的稳态液动力和瞬态液动力.  为了精确计算先导阀提供的先导压力，需要对先导阀的过流面积进行建模。阀口的过流面积与阀芯直径，阀芯位移有关。除此之外，阀口的倒角半径与阀芯与阀套之间的间隙＜也影响了过流面积。由于先导阀的供油压力是定值，回油压力为零，所以可以得到先导控制流量.

     比例先导可编程阀仿真模型,  根据比例先导可编程阀的原理以及的模型，建立了比例先导可编程阀仿真模型。比例先导可编程阀仿真模型包含三个部分：（１）机械液压部分仿真模型在ＡＭＥＳｉｍ中搭建比例先导可编程阀的机械液压部分仿真模型，包括先导阀、主阀、恒压油源、音圈电机与控制器接口。选用理想的恒压油源为系统供油，理想的定值减压阀作为先导油口的减压阀.   （２）控制驱动接口控制器与驱动器的接口在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建立。输出量为音圈电机的驱动力，输入量为主阀芯位移，主阀芯进、出油口压力。在Ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建立信号发生器、驱动电路以及闭环比例控制器，控制器采用比例－积分反馈控制实现音圈电机的电流闭环，采用比例－积分－微分实现阀芯位移闭环。为控制驱动接口示意图。（３）音圈电机仿真模型音圈电机是一种用于短行程的直线驱动器，拥有体积小，响应快等优点。音圈电机常用于位移、速度、加速度以及精确的力控制系统，其输出力与磁感应强度以及电流成正比。音圈电机通常包含永磁铁、电磁线圈、线圈架等。本论文所用直线电机有效行程１．５ｍｍ，电机尺寸＜Ｄ４０ｍｍ，持续驱动力２５Ｎ。电磁仿真在Ａｎｓｏｆｔ中进行，得到音圈电机电感特性参数与音圈电机力特性参数，导入Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中得至音圈电机的标准输出力。

  以高速开关阀为先导级的可编程阀与以比例阀为先导级的可编程阀具有相同的主阀结构，其差别仅在先导阀部分。  本节采用的方案为使用两个两位三通的高速开关阀作为先导阀控制主阀芯两端控制腔的压力。此方案的优点在于可以直接采用ＰＷＭ信号控制先导阀的开关，进一步的节约了控制器的资源，便于液压系统的数字化。

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  高速开关先导阀建模,  高速开关先导可编程阀建模参考，包括４个部分：ＰＷＭ控制信号，先导高速开关阀，控制容腔，主阀芯。因为已经建立了主阀模型，本节仅分析两个高速开关阀到主阀两端控制容腔的模型。根据主阀芯压力和位移反馈输出ＰＷＭ信号，通过高速开关闽转换成压力流量信号。由于控制容腔压力存在的积分作用，主阀芯会受到一个相对稳定的先导压力。因此，主阀芯可以根据先导ＰＷＭ信号输出具有比例效果的压力流量。传统的方波型ＰＷＭ信号当线圈通电使得高速开关阀完全打开后，由于电压信号仍加载在线圈上，使得线圈的上的电流持续升高，造成了高速开关阀关闭时间延长的问题。本论文在ＰＷＭ信号末端加载瞬时反向电压，以控制高速开关阀关闭时间与打开时间近似，ＰＷＭ信号、高速开关阀线圈电流以及阀芯启闭位移。Ｈ２ＰＷＭ信号、高速开关阀线圈电流和阀芯启闭位移高速开关阀脉冲记为／＃，ｔ为信号周期，为ＰＷＭ信号的的占空比，高速开关阀最大行程为；，阀芯开启时间为阀芯关闭时间为，阀芯开启滞后时间为阀芯关闭滞后时间，则每一时刻阀芯位移方程为.   对高速开关阀线圈应用基尔霍夫定律进行建模；驱动电路提供的驱动电压，高速开关闽线圈电流，等效电感。根据电磁学原理，高速开关阀线圈提供的稳定推力.   磁隙，线圈半径，能效转换率取值从０- １，〇为磁通量，ｗ为线圈匝数。本节使用了两个两位三通高速开关阀作为先导：１－供油球阀 ２－回油球阀３－推杆４－衔铁５－线圈６－极靴７－阀套.   高速开关阀先导阀主要由两部分组成，高频电磁铁部分与高速开关阀芯结构部分。常见的阀芯结构有滑阀式、锥阀式和球阀式.  滑阀结构容易加工，容易实现力平衡，但存在较大的泄漏量。锥阀密封性良好，不过其加工同心度难以得到保障，且密封副容易磨损。本文高速开关阀采用球阀结构，工艺简单、可自动对中先导阀芯运动方程.  高速开关先导阀阀芯质量，高速开关先导阀位移，摩擦系数，先导供油压力，高速开关先导阀过流面积。依据球阀与阀口的几何.  可得到先导高速开关阀的流量控制公式.  其中Ｑ为先导高速开关阀流量系数，为先导面积梯度，巧和及为先导腔控制压力。为了保证高速开关阀的良好特性，需要保证先导高速开关阀产生的推力大于作用在主阀芯上的其他作用力，其中由于主阀芯开启，引发先导阀口产生的推力变换.  由于主阀芯关闭，引发的推力变化.  其中Ａ／％为主阀芯运动时产生的先导阀阀口压力损失。

   高速开关先导可编程阀仿真模型,   根据高速开关先导可编程阀，建立了其仿真模型。由于高速开关阀直接以ＰＷＭ信号转化为压力流量，所以相对于建立的比例先导可编程闽仿真模型，高速开关先导可编程阀仿真模型只包含两个部分：（１）机械液压部分仿真模型高速开关先导可编程阀机械液压部分仿真模型在ＡＭＥＳｉｍ中搭建，包括两个高速开关先导阀，ＰＷＭ信号－力转化线圈，主阀与控制器接口。因为主阀部分的仿真参数，所以仅包含先导闽仿真参数。（２）控制驱动接口ＰＷＭ控制信号和可编程阀的压力流量控制策略在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中完成。输出为左右两个先导阀的控制ＰＷＭ信号，输入量为主阀芯位５０移，主阀芯进、出油口压力。相对于比例先导可编程阀仿真模型，因为高速开关阀接收数字信号直接反应到了阀的开关状态，所以减少了电机械转换器部分。ＰＷＭ生成信号的幅值、频率和占空比，利用微处理器实现数字输出，在嵌入式控制中采用ＰＷＭ反接卸荷功率放大电路，通过控制器的ＭＣＵ产生一定的信号值，实现信号的功率放大。阀芯位移控制闭环依旧采用ＰＩＤ控制策略实现。

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