2D數(shù)字閥及電—機械轉換器的研究.pdf

1、電液控制元件作為連接電氣部分與液壓部分的橋梁，是電液伺服系統(tǒng)的核心部件，其性能優(yōu)劣在很大程度上決定了電液伺服系統(tǒng)的好壞。隨著計算機技術的發(fā)展與電液伺服系統(tǒng)應用領域的拓寬，對電液控制元件提出更高的要求，諸如：高頻響、大流量、數(shù)字化，抗污染能力強等。2D數(shù)字閥作為電液控制元件之一，具有抗污染能力強，響應速度快，重復精度高，直接數(shù)字控制等優(yōu)點，能很好地滿足上述要求。電-機械轉換器作為2D數(shù)字閥的關鍵元件，其頻響在一定程度上決定了閥的整體性能，

2、所以也很有必要對電-機械轉換器進行研究。
　　 混合式步進電機作為2D數(shù)字閥的電-機械轉換器，具有抗干擾能力強、頻響快、定位精度高，受摩擦力等非線性因素影響小等優(yōu)點，但是也帶來了控制方面的技術難題：（1）若按傳統(tǒng)的步進方式進行控制，存在量化精度與響度速度之間的矛盾。雖然有研究者提出采用連續(xù)跟蹤算法，但該算法只適用于開環(huán)控制，容易造成步進電機失步。（2）在工作過程中輸入任意控制信號，要求轉子能快速響應并能在任何位置精確定位，而電機

3、不失步。
　　 本文的主要工作和成果如下：
　　 1.針對頻響快、數(shù)字化，抗污染能力強等要求，2D數(shù)字閥在結構上采用伺服螺旋機構。本文第二章對2D數(shù)字閥的伺服螺旋機構進行建模，并在Matlab環(huán)境下對其進行仿真。仿真結果為：階躍響應時間約為1 ms；在輸入幅值為最大閥開口25％的正弦信號作用下，對應-3dB，相位滯后90°的頻寬約為150 Hz。
　　 2.混合式步進電機作為2D數(shù)字閥的電-機械轉換器，其頻響影響

4、到閥的整體性能。本文第三章對電-機械轉換器進行了數(shù)學建模與仿真。仿真結果為：在輸入幅值為最大閥開口25％的正弦信號作用下，對應-3dB，相位滯后90°的頻寬約為230 Hz。
　　 3.針對混合式步進電機作為閥電-機械轉換器存在上述兩個控制難題，本文專門設計了一個以DSP（TMS320F2812）作為主控芯片的嵌入式控制器，提出了同步式伺服控制算法，采用位置和電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，保證轉子輸出角位移對輸入信號的實時跟蹤。
　　

5、 4.搭建了實驗平臺，分別對電-機械轉換器及2D數(shù)字閥的靜、動態(tài)特性進行實驗研究，實驗結果表明它們具有良好的靜、動態(tài)特性。電-機械轉換器的實驗結果為：階躍響應時間約為6 ms；在輸入幅值為最大閥開口25％的正弦信號作用下，對應-3dB，相位滯后90°的頻寬約為210 Hz。2D數(shù)字閥的實驗結果為：階躍響應時間約為8 ms；在輸入幅值為最大閥開口25％的正弦信號作用下，對應-3dB，相位滯后90°的頻寬約為130 Hz。將實驗曲線與仿真曲