Анализ статических и динамических характеристик электро

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 15553 (2023) Цитировать эту статью

251 доступ

Подробности о метриках

В этом исследовании мы всесторонне исследуем структуру и принципы работы электрогидравлического сервоклапана роторного прямого привода (RDDPV). Наша цель — установить уравнения динамики, управляющие двигателем, золотниковым клапаном и механизмом смещения клапана. Дополнительно построим математическую модель контроллера сервоклапана, обеспечив при этом линеаризацию модели контроллера. Кроме того, мы проводим углубленный анализ статических характеристик клапана, включая линейность, мертвую зону, петлю гистерезиса и дрейф нуля. Что касается динамических характеристик, мы создаем динамическую математическую модель клапана РДПВ. Впоследствии мы подвергаем сервоклапан анализу с акцентом на частотную характеристику и динамическую характеристику, используя управляющий ток в качестве входного сигнала и давление в качестве выходного сигнала. Для выполнения этого анализа мы используем пакет программного обеспечения SIMULINK MATLAB, облегчающий динамическое моделирование. Примечательно, что результаты моделирования демонстрируют соответствие клапана проектным требованиям, подчеркивая его пригодность для последующих исследований и разработок. Благодаря нашему тщательному исследованию мы предлагаем необходимую техническую поддержку на предстоящих этапах исследований и разработок клапана, тем самым закладывая прочную основу для его дальнейшего совершенствования.

Поворотный электрогидравлический сервоклапан регулирования давления с прямым приводом (далее — RDDPV)1,2 преобразует вращательное движение моментного двигателя в линейное движение силового золотника через эксцентриковый приводной механизм, чтобы изменить соотношение площадей дросселирования окна впуска и возврата масла и выводят соответствующее давление нагрузки; Сервоуправление достигается посредством электрической обратной связи с обратной связью по положению двигателя и выходному давлению. Кларецкий проанализировал влияние параметров электронного контроллера на динамические характеристики электрогидравлической следящей системы3. Что касается соответствующих исследований в Китае, Сонгцзин и др.4 изучали вибрационный шум моментного двигателя, и в их работе самовозбуждающаяся вибрация моментного двигателя подавляется путем добавления магнитной жидкости в рабочий зазор. В настоящее время сравнительно мало исследований динамических характеристик поворотного электрогидравлического сервоклапана с прямым приводом.

В ответ на необходимость дальнейшего уменьшения размеров для облегчения интеграции в узкие системы сервоуправления, такие как управление авиационными двигателями, постоянные усилия как внутри страны, так и за рубежом были направлены на улучшение конфигураций двигателей, движения золотников и интерфейсов механического привода5. Примечательно, что в 1966 году IBM впервые разработала двигатель со звуковой катушкой6, который впоследствии нашел применение в прямом приводе гидравлических золотников таких компаний, как Parker. Кроме того, в клапаны с прямым приводом постепенно интегрируется пьезоэлектрическая керамика, известная своей высокой плотностью энергии и выходной силой. Чтобы решить проблему ограниченного выходного смещения пьезоэлектрической керамики, Бэйхан предложил компактную конструкцию усиления гидравлического смещения, значительно увеличивающую ход золотникового клапана в ограниченном пространстве, тем самым увеличивая скорость управляющего потока и частоту срабатывания клапана с прямым приводом7.

Еще одно нововведение было представлено в исследовании8, в котором был предложен клапан с прямым приводом типа поворотного клапана, который эффективно снижает гидродинамическую силу во время движения золотника за счет управления размером дроссельного отверстия посредством вращательного движения золотника. В рамках отдельной разработки Технологический университет Чжэцзяна представил быстродействующий 2D-клапан, приводимый в движение шаговым двигателем для вращения золотникового клапана. Отверстия высокого и низкого давления, а также спиральные канавки на плече золотника образуют полумост гидравлического сопротивления, обеспечивающий точный сервоконтроль горизонтального положения золотникового клапана9. Примечательно, что привод золотника 2D-клапана, который в настоящее время используется в сервоуправлении ракет, имеет ту же конфигурацию, что и традиционные двухступенчатые клапаны с тем же гидравлическим давлением. Следовательно, его частота срабатывания и нулевые характеристики подвержены дрейфу из-за изменений внешних факторов, таких как давление и температура подачи масла.