功率放大器在音圈電機(jī)直驅(qū)水液壓閥的動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)研究中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)名稱：

功率放大器在音圈電機(jī)直驅(qū)水液壓閥的動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)研究中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

通過(guò)NI的多功能IO設(shè)備搭建基于LabVIEW的直驅(qū)閥閉環(huán)控制系統(tǒng)，試驗(yàn)研究直驅(qū)閥的動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：

信號(hào)發(fā)生器，功率放大器，音圈電機(jī)直驅(qū)閥，力傳感器，位移傳感器，位置調(diào)節(jié)器

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

次利用數(shù)學(xué)模型和仿真軟件MATLAB-Simulink 設(shè)計(jì)直驅(qū)閥的閉環(huán)控制器，并分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性。

（1）音圈電機(jī)直驅(qū)水液壓閥的開(kāi)環(huán)試驗(yàn)

開(kāi)環(huán)試驗(yàn)主要是給定音圈電機(jī)不同階躍電壓，觀察閥芯位移的穩(wěn)態(tài)值，然后與仿真穩(wěn)態(tài)值做以比較，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性或者理論模型與實(shí)際模型之間的差距。

（2）基于Simulink的PID閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)由位置環(huán)和電流環(huán)組成，以基于LabVIEW的NI 設(shè)備為核心，主要完成電流和位置閉環(huán)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制算法。充分利用LabVIEW豐富的IO功能，可對(duì)信號(hào)、穩(wěn)定地進(jìn)行檢測(cè)，便于控制控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

（3）基于LabVIEW的PID直驅(qū)閥控制試驗(yàn)研究

音圈電機(jī)直驅(qū)閥的閉環(huán)PID 的實(shí)現(xiàn)方法是:在桌面端編寫LabVIEW控制程序，配合多功能IO設(shè)備NI-6341完成PID控制算法的實(shí)現(xiàn)、控制量的輸出和電流傳感器、位移傳感器反饋信號(hào)的采集;然后NI-6341將PID控制量給到線性功率放大器，完成控制信號(hào)到功率驅(qū)動(dòng)信號(hào)的轉(zhuǎn)變，用以驅(qū)動(dòng)音圈電機(jī)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

（1）試驗(yàn)與仿真穩(wěn)態(tài)數(shù)值對(duì)比如圖所示，由圖可以看出，仿真模型能較好地描述閥芯位移變化的趨勢(shì)，最大偏差約為閥芯總行程的5%;造成模型預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏差來(lái)源是:實(shí)際中復(fù)位彈簧在壓縮量為1~3mm之間時(shí)，其勁度系數(shù)分別為23N/mm、26.3N/mm、24.5N/mm，而仿真中彈簧的勁度系數(shù)設(shè)定為常數(shù)23N/mm。

（2）由對(duì)比曲線可以看出，試驗(yàn)中的階躍曲線在調(diào)整時(shí)間上有較大滯后，仿真中位移在上升階段很快，并且仿真響應(yīng)結(jié)果比試驗(yàn)結(jié)果的位移超調(diào)量更大。分析原因，偏差應(yīng)該來(lái)源于水壓閥的泄漏造成的阻尼效應(yīng)，以及仿真模型中未予考慮的封閉容腔中動(dòng)態(tài)流量變化引起的阻尼效應(yīng)，這兩個(gè)阻尼作用使直驅(qū)閥的整體動(dòng)態(tài)響應(yīng)不能像仿真中那樣好。