二通比例流量阀动态特性仿真研究

二通比例流量阀动态特性仿真研究

0基于amesim的插装阀仿真模型建立随着水流、算法理论、现代控制理论、可靠性理论等学科的发展，尤其是计算机和计算机科学的快速发展，管道模仿技术越来越成熟，越来越成为液压机设计人员的强大支柱。本文利用AMESim仿真软件中的液压元件设计库建立二通比例流量插装阀的仿真模型,并与样本曲线进行对比,验证并修正仿真模型,确保液压系统仿真时的准确性。对于系统的仿真来说,对所选元件的仿真是基础,只有准确的描述了元件的仿真才能更加真实可靠的对整个液压系统的动态特性进行研究分析1tch模式的液压系统仿真模型下面对回路中常用的如图1所示的二通比例流量阀进行建模仿真。在AMESim环境下,利用Sketch模式调用软件系统提供的机械库、液压库和信号库建立如图2所示的液压系统仿真模型图仿真元件的型号为2WRCE63-K001-14/SG24/M-54。通过查询该阀样本中的结构参数以及对未知且重要参数的实际测量,在定义模式中汇总并输入该阀的具体设定参数,下表1为该阀的主要设定参数。2仿真结果与分析通过以上所建立的仿真模型可以得到插装阀的流量-压差特性曲线,将仿真结果的曲线与阀的样本给定曲线对比,建立与样本实验测试曲线最吻合的模型。比例阀的响应特性是最重要的一个参数指标,通过仿真数据和给定进行比较,验证仿真模型的准确性。主阀芯的位移最大为0.05m,在图3中是阀芯位移从0~0.01变化的阶跃曲线,仿真结果可以看出实际响应时间不超过20ms,说明阀的响应时间非常迅速,能够在短时间内实现开口度的变化。通过控制部分中PID模块的参数调节,可以优化和改善仿真模型的阶跃特性曲线,从而更加真实的体现仿真模型的准确性。3外部控制压力对阀芯响应的影响我们通常忽略了控制压力变化对阶跃曲线的影响,从下图仿真数据的比较说明这种影响是巨大的,尤其是在一些重要场合使用更要关注外部控制压力的设定和变化。在其他PID参数设置不变的情况下,图4中4条曲线代表外部控制压力分别为50bar、100bar、200bar、300bar的情况下对应的阶跃响应曲线。通过仿真可以看到控制压力越大,阀芯响应时间越快。在对响应要求较高的场合下,提高控制压力是非常必要的。4比例增益对阶段制度的影响在工程实际中PID控制应用最为广泛。通过调节PID参数,可实现在系统稳定的前提下,兼顾系统的抗干扰能力和带载能力常规PID控制器原理框图如图5所示。PID调节器是一种线性调节器,它将给定值r(t)与实际输出值c(t)的偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)通过线性组合构成控制量,对控制对象进行控制。调节器的微分方程为:式中e(t)=r(t)-c(t)PID调节器的传输函数PID调节器各校正环的作用(1)比例环节:即实时地反应控制系统信号的偏差,一旦产生偏差,调节器立即产生控制作用以减小偏差。一般增大比例系数,将加快系统响应速度,有利于减小静差,但并不能从根本上消除静差振荡次数增多,使调节时间加长。当比例系数大于一定值时还会使系统稳定性变差甚至使系统变得不稳定,过小又会使系统动作迟缓。(2)积分环节:主要用于消除静差从而提高系统的无差度。增大积分时间常数,有利于使系统更趋于稳定,能使震荡降低,超调减小,但同时不利的影响是会延长系统消除静差的时间,所以又不能使积分时间常数太小,否则会使系统的稳定性降低。(3)微分环节:能反应偏差信号的变化速率,并能在偏差信号的值变大之前,在系统中引入一个有效的早期修正信号,从而减小调节时间,加快系统的动作速度。总之,比例系数主要用于偏差的粗调,以保证系统的稳定性。积分时间常数主要用于偏差的微调,以保证系统的准确性。微分时间常数主要用于偏差的微调,以保证系统响应的快速性。下图6就是对PID中调节最为迅速和关键的的积分环节的仿真,通过不同的比例增益说明其对响应的影响程度。改变PID参数中的比例增益,从图中可以看出增益过大和过小对系统都会产生不利的因素,增益过大会使系统变得振荡,增益过小会使系统响应时间变慢,但是有时为了提高系统的响应时间,必须适当提高比例增益,即使系统出现轻微的振荡也是值得的。5pid模块的应用二通比例流量插装阀是液压系统中非常重要的元件,通过建立仿真模型,分析并验证了几种重要参数的动态特性仿真曲线和影响。研究结果表明:二通比例流量插装阀实际响应时间不超过20ms,说明阀的响应时间非常迅速,能够在短时间内实现开口度的变化,通过PID模块的各参数调节,可以优化和改善仿真模型的阶跃特性曲线,更加真实的体现仿真模型的准确性。通过外部控制压力的仿真可以看到控制压力