采用磁流体的喷嘴挡板伺服阀动态特性研究

论文摘要

喷嘴挡板伺服阀作为伺服控制元件,是闭环电液伺服控制系统中最重要的核心元件。因它具有非常快的响应速度,所以是目前应用最广泛的伺服阀,但它也存在自激现象,容易产生自激噪声和振荡,严重影响伺服控制系统的稳定性。因此,本文提出了采用磁流体改善伺服阀性能的方法,着重研究了磁流体添加到力矩马达工作间隙后,对喷嘴挡板伺服阀动态性能的影响。由于磁流体具有的较大磁导率和较大的磁化强度,把磁流体添加到伺服阀力矩马达的工作气隙中,可提高伺服阀力矩马达的磁回路效率,增加伺服阀的阻尼,从而改善喷嘴挡板伺服阀的动态特性,抑制及消除其自激振荡和噪声。本文给出了喷嘴挡板伺服阀的数学模型,对作用于伺服阀力矩马达的磁流体数学模型进行了推导,给出了添加磁流体的喷嘴挡板伺服阀的数学模型。采用MATLAB/Simulink对添加磁流体不添加磁流体的喷嘴挡板伺服阀的动态进行了仿真研究,给出了伺服阀频域及时域响应特性,比较得出磁流体在改善喷嘴挡板伺服阀动态特性方面的作用,进一步研究了磁流体各参数对伺服阀动态特性的影响。最后对磁流体作用力特性以及添加磁流体和不添加磁流体的喷嘴挡板伺服阀的动态特性进行了实验研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及目的和意义
• 1.2 电液伺服阀的研究现状与发展
• 1.2.1 伺服阀的结构改进
• 1.2.2 伺服阀的动态性能研究
• 1.2.3 伺服阀的测试技术
• 1.2.4 新型电液伺服阀的研制
• 1.3 磁流体的应用及发展趋势
• 1.3.1 磁流体的应用
• 1.3.2 磁流体研究及应用趋势
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 喷嘴挡板伺服阀及磁流体数学模型研究
• 2.1 喷嘴挡板伺服阀的工作原理
• 2.2 喷嘴挡板伺服阀数学模型
• 2.2.1 力矩马达数学模型
• 2.2.2 喷嘴挡板液压放大器数学模型
• 2.2.3 喷嘴挡板伺服阀的方框图
• 2.3 磁流体数学模型
• 2.3.1 磁流体导磁率数学模型
• 2.3.2 磁流体作用力数学模型
• 2.4 添加磁流体喷嘴挡板伺服阀数学模型
• 2.4.1 添加磁流体喷嘴挡板伺服阀结构原理
• 2.4.2 添加磁流体的力矩马达动态数学模型
• 2.4.3 电路数学模型
• 2.5 添加磁流体的喷嘴挡板伺服阀的方框图
• 2.6 本章小结
• 第3章 喷嘴挡板伺服阀动态仿真
• 3.1 喷嘴挡板伺服阀动态仿真模型
• 3.2 未加磁流体喷嘴挡板伺服阀动态仿真
• 3.2.1 未添加磁流体喷嘴挡板伺服阀仿真参数
• 3.2.2 未添加磁流体喷嘴挡板伺服阀动态仿真结果
• 3.3 添加磁流体喷嘴挡板伺服阀动态仿真
• 3.3.1 仿真用磁流体性能参数
• 3.3.2 添加磁流体的伺服阀动态仿真
• 3.3.3 伺服阀动态仿真分析
• 3.4 磁流体对伺服阀动态特性影响研究
• 3.4.1 磁流体磁导率特性的影响
• 3.4.2 磁流体粘性阻尼特性的影响
• 3.4.3 磁流体弹性系数的影响
• 3.4.4 小结
• 3.5 本章小结
• 第4章 实验研究
• 4.1 磁流体作用力特性实验
• 4.1.1 实验原理
• 4.1.2 自制电磁铁设计
• 4.1.3 实验结果
• 4.2 动态特性实验研究
• 4.2.1 动态实验原理
• 4.2.2 动态实验方法及油路
• 4.2.3 动态实验结果
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明
• 哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书
• 哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理
• 致谢