高速开关阀

摘要： 针对数字式电液作动器的位置控制展开研究,提出了一种基于模型的算法,能够实时地对数字式电液作动器系统的状态进行预测,并根据预测的状态完成位置控制。在脉冲宽度调制(PWM)和脉冲数量调制(PNM)的基础上,改进了数字阀系统的控制方法,建立了完整的数字式电液作动器系统模型,并通过软件联合仿真得到了作动器的控制结果。最终结果表明:采用基于模型的算法,能够使得作动器的追踪精度达到0.5mm。与传统方法相比,该方法逻辑简单,可行性强,控制效果较好。

摘要： 提出一种阀芯旋转式高速开关阀,通过阀芯旋转实现高速开关,突破阀芯往复运动结构对开关频率的限制。在此基础上,建立阀内流体模型,利用Fluent软件对不同运动和结构参数下阀口的气穴现象进行数值模拟及量化分析。结果表明:气穴现象主要发生在靠近阀芯沟槽一侧,随旋转角度的增加而减小;气穴范围和气相体积分数的下降速度随出口压力的增加而增大,当出口压力为5 MPa时,气相体积分数迅速下降并在旋转角度为3°时趋于0;改变占空比,气穴未有明显变化;增大阀口流道的倾斜角度,气穴抑制效果显著,可提高输出流量的稳定性。

摘要： 能源是国民经济发展的重要物质基础,能源的开发和利用水平是生产也生活水平的重要标志。电能是我国现代化建设和人民生活的主要能源。随着我国高质量发展和绿色发展的理念的深化,我国对电能的需求也在持续不断增长。水电是电力能源重要组成部分,而且水能是可再生的清洁能源,开发水电具有巨大的经济、社会以及生态效益。水轮机调速器是水电站实现自动化、智能化控制的重要设备之一。作为水轮机调速器的关键部分的电液随动系统的结构及其控制方式是否合理至关重要,对电站输出的交流电的品质有着直接影响,也关系电站设备的运行安全。该研制给出了一种基于PLC采用PID控制算法的水轮机电液调速器。该电液调速器以高速开关阀为核心建立液压随动系统,该系统由两个小通径的高速球阀与一个大通径的电磁换向阀组成控制回路,两个高速开关阀分别由PLC输出两路PWM脉冲信号进行控制。建立水轮机调速系统的数学模型,在Matlab Simu Link环境下进行仿真。在实验室进行空载状态下的静特性试验,随动系统扰动试验,以验证系统在此工况下的控制性能。

摘要： 为研究影响数字比例阀先导级高速开关阀响应特性的主要因素,以常闭高速开关阀为研究对象,阐述了该阀结构特征及工作原理,分析了数学机理,运用ANSYS电磁仿真软件建立高速开关阀轴对称二维瞬态电磁模型。通过对高速开关阀电磁特性分析及实验测试,验证了所建模型的正确性。基于该模型在不同线圈匝数、阀芯质量、线圈内阻、复位弹簧刚度、衔铁与挡铁吸合接触面积时,对高速开关阀阀芯运动各阶段进行动态模拟,分析了影响高速开关阀响应特性的主要设计参数。结果表明:线圈匝数对高速开关阀响应速度的影响最大,当线圈匝数增加67%时,高速开关阀开启时间延长27.8%,关闭时间延长11.6%,总响应时间延长21.6%;线圈内阻、阀芯质量与复位弹簧刚度3个因素对高速开关阀响应速度的影响次之,环形接触面积对高速开关阀总响应时间影响较小,磁轭壁厚对高速开关阀运动各阶段响应时间基本没有影响。

摘要： 针对传统液压阀功能单一、应用灵活度较低的问题,展开智能换向阀的原理方案设计与仿真研究,旨在拓宽液压阀功能,简化液压系统回路。提出以高速开关阀作为先导阀的智能阀原理方案,进而依据智能换向阀的结构原理建立了数学模型,利用AMESim软件搭建智能阀的物理仿真模型,对先导阀的动静态特性以及主阀的运动特性展开仿真研究,得到先导阀的响应滞后时间约为5 ms,主要与线圈的驱动电压和弹簧弹性系数有关。提出脉冲宽度调制(PWM)占空比位移控制方法,通过仿真验证了通过控制先导阀PWM信号占空比进而控制主阀阀芯位移的可行性。结果表明在PWM信号频率为50~100 Hz时,在0.2~0.8的占空比范围内,主阀具有良好的线性控制特性。

摘要： 高速开关阀以其结构简单、响应速度快、抗污染能力强、稳定性好等优点得到了广泛的应用。水液压高速开关阀的工作介质黏性低,更容易因性能退化发生故障。提出了一种基于机器学习的水液压高速开关阀性能退化状态识别及退化趋势预测方法。搭建了高速开关阀性能测试试验台,将电流信号的变化作为高速开关阀的性能退化指标。根据高速开关阀性能退化程度,将其退化状态定义为正常期、退化期和严重退化期3个阶段。采用BP神经网络(BPNN)方法对高速开关阀的退化状态进行了识别,并采用粒子群优化长短期记忆模型(PSO-LSTM)方法对高速开关阀的退化趋势进行了预测。使用高速开关阀的性能退化试验数据对提出模型的有效性进行了检验,结果表明该方法具有较高的预测精度。

摘要： 设计了一种脉宽调制型液压变压器,其由泵/马达流量单元和控制阀组组成,通过控制A、B两侧高速开关阀脉宽信号的占空比实现变压功能。介绍了脉宽调制型液压变压器的工作原理,通过理论推导和数学建模验证了其原理的可行性,并利用AMESim仿真软件对脉宽调制型液压变压器的变压过程进行仿真分析。脉宽调制型液压变压器控制灵活,调压范围大,可作为恒压网络系统中的二次调节元件驱动直线负载,还可回收负载端的压力能,对提高液压系统效率具有重要意义。

摘要： 为满足高速开关阀在复杂时变环境下的控制需求,通过数学模型分析,提出阈值占空比自学习的高速开关阀自适应控制算法。自学习阶段,通过自学习方波自适应调整阈值占空比,满足复杂时变环境控制需求;压力控制阶段,采用混合脉宽激励——“积分+斜率”控制算法,在缩短压力响应时间的同时,减少动态调节时的超调量。实验验证表明,在不同环境温度下,方波跟随响应时间不超过350 ms,超调量不超过0.25 MPa,稳态误差不超过0.1 MPa;1 Hz正弦波动态跟随性能良好,因此高速开关阀自适应控制算法在复杂时变环境中具有良好的自适应和鲁棒性。

摘要： 针对开关阀控液压缸位置分辨率低、响应慢的问题,设计了压电式高速开关阀控液压缸位置系统.首先,建立开关阀控液压缸位置系统模型,分析了PWM载波频率对开关阀流量特性的影响规律,采用基于差动流量的双阀结构,实现液压缸负载流量的非线性补偿,减小开关阀死区对系统静、动态性能的影响.然后,分析双阀控制式液压缸系统负载脉冲流量的影响因素,得到了开关阀控液压缸位置抖振的产生机理,比较基于脉冲流量的PWM、PAM、PFM控制方法.最后,依据压电式高速开关阀流量特性,提出了PWM+PAM的复合控制方法,根据误差信号及其变化,调节占空比和流量幅值,实现液压缸位置的快速、精确控制.仿真及实验结果表明:系统定位精度将近1％,为高速开关阀及其控制系统应用提供了理论基础.

摘要： 为实现高速开关阀控气动位置伺服系统的精确控制,以4个高速开关阀控制气缸的结构作为研究对象,提出一种模糊自适应PID算法以提高其控制精度.介绍了系统的结构与工作原理,并在此基础上建立系统数学模型.针对常规PID控制器难以适应多工况位置跟踪的问题,利用模糊控制原理对PID控制器的参数进行在线调整,以满足系统控制过程中对于参数的不同要求.实验结果表明,采用模糊自适应PID控制能够获得良好的位置控制性能.跟踪不同幅值阶跃信号时,均能够实现无超调位置跟踪且稳态误差小于0.2 mm,跟踪幅值为30 mm,频率为0.5 Hz的正弦信号时,最大跟踪误差、平均跟踪误差及标准跟踪误差分别为2.4,0.82,0.46 mm.

摘要： 扇形段辊缝控制装置是板坯连铸动态轻压下控制系统的核心技术之一.高速开关电磁阀作为一种数字式电液转换控制元件,采用脉冲流量控制方式,通过脉冲电信号进行开关动作.与伺服阀、比例阀相比具有价格低廉、抗污染能力强、可与计算机及PLC直接连接等特点.文中对高速开关阀的开关特性及脉宽调制控制技术的原理进行了介绍,给出了一种基于脉宽调制(PWM)技术的扇形段辊缝高速开关阀控制设计方案,实现了采用高速开关阀对扇形段辊缝的控制.通过现场实施证明,系统具有较高的控制精度和良好的稳定性.

摘要： 对带有高速开关阀的先导式电/气比例阀压力控制系统进行了研究，根据阀的物理结构和动作原理建立了该系统的数学模型，并且采用Simulink对其进行了仿真，通过仿真和实验结果的对比，验证了所建立的数学模型的正确性，另一方面也分析了对系统的动态响应特性造成影响的因素。从理论上对如何进一步改善其动态响应特性提出了建议，为进一步优化控制算法、改善系统动态响应奠定了基础。

摘要： 针对高速开关阀传统设计方法在保证可靠性上存在的问题，提出了对其进行可靠性设计的重要性。通过高速开关阀的故障模式分析(FMEA)，确定了高速开关阀可靠性设计的重点环节。以其中出口流量偏差与弹簧两个环节为例，详细介绍了与传统设计相结合的可靠性设计方法，从而实现了在设计阶段能有效地控制发生概率高或严酷度大的故障，保证了高速开关阀的固有可靠性满足指标要求。

摘要： 总结了目前国内外气动肌肉并联关节的研究现状，阐述了基于高速开关阀控制的对称型气动肌肉并联关节的系统设计，分析了对称型气动肌肉并联关节的控制难点，给出了实现对称型气动肌肉并联关节高精度位姿轨迹跟踪目前已解决的若干关键问题以及所达到的控制精度，并探析了进一步的研究思路。

摘要： 数字液压技术较模拟液压技术具有更多优势,是液压领域未来发展方向之一.就当前发展趋势而言,高速开关阀发展前景比其他类型数字阀更加明朗.但由于高速开关阀存在高频响与高压、大流量之间的矛盾,限制了其进一步发展和应用.虽然研究人员不断尝试新方法与新技术来解决此问题,但受高速开关阀阀芯运动部件及电磁铁行程等因素影响,导致直动式高速开关阀目前很难突破该瓶颈限制.本项目从两级数字阀的角度解决此问题,进一步拓宽数字液压技术的应用领域.提出具有数字液压晶体管功能的新型比例流量控制方法，以高速开关阀为先导阀，主阀采用Valvistor液压晶体管结构，通过调整先导阀PWM信号占空比，对主阀输出流量进行比例控制;在此基础上，通过在先导油路设置定值流量器，即可减小主阀口两端压差对输出流量的影响;运用流场动力学计算、液压元件仿真和试验等手段分别对高速开关阀、Valvistor主阀和数字比例流量阀开展研究，揭示高速开关阀输出流量脉动对Valvisotr主阀输出流量脉动影响机制，研究结果表明，数字比例流量阀具有较好的性能。采用若干个数字比例流量阀对负载口独立控制系统的压力和速度进行控制，研究结果表明，该系统具有良好的动态特性和抗干扰特性。

摘要： 设计了一种基于高速开关阀和液控阀的二级先导插装阀流量放大方案，并对其进行仿真和实验研究，证明其可行性.捉出了改进措施。以此方案设计一套高速冲床电液控制系统，该系统具仃结构简单、成本低、运行可靠及方便维护的特点。初步的试验测试表明.在一定范围内系统稳定可行。

摘要： 介绍了一种基于高速开关阀的新型数字控制液压冲击器,设计时采用了两级流量放大,在发挥高速开关阀控制优势的同时,避免了高速开关阀通量小的劣势,使得此种数字控制冲击器设计思路在大流量高功率冲击器上得以实现。用AMESim软件建模并仿真。

摘要： 气动人工肌肉是一种新型的气动执行器，具有重量轻、输出力/缸径比大等优点。该文中设计了一种四根气动人工肌肉并联驱动平台，并以高速开关阀控制气动人工肌肉以实现平台的运动。为实现运动平台高精度的位置控制，针对本系统设计了一种模糊PID控制器，较传统的PID控制器，这种模糊控制器能够对PID的参数进行在线自动调整，因而能够满足变工况下的控制精度要求。实验结果验证了模糊PID控制器对于运动平台高精度位置控制的有效性。

摘要： 高速开关阀控气动人工肌肉系统中存在极强的非线性（比如迟滞力，气体的动态流动），并伴随众多不确定性和干扰，难以有效控制。针对高速开关阀控气动人工肌肉单自由度质量弹簧系统，提出了带迟滞力补偿的气动人工肌肉数学模型；基于反馈线性化，设计出了相应的位置离散滑模控制策略。另外，经对高开关阀控气压方式进行线性化，简化了高速开关阀的PWM控制策略。实验结果表明，所提出的控制方案不仅取得了不低于离散抗饱和PID的控制效果，而且具有很大的改进和提升空间。

摘要： 当目标位置离散变化时，为了实现单杆气缸随动位置的精确控制，提出基于高速开关阀的位置伺服控制系统作为解决方案。伺服系统由可编程控制器、高速开关阀、编码器、光电传感器和接近开关等组成，在对高速开关阀、气动回路和控制系统的数学模型进行分析的基础上，提出目标观测自适应型开一闭环相结合的有效控制策略，并展开实验研究，实验结果表明：该位置伺服系统完全满足毫米级的工业控制要求。

摘要： 本发明公开了一种高速开关阀先导控制的双阀芯可编程控制液压阀及其方法。包括相互固定的先导阀块和主阀块，通过主阀部分的两个独立的阀芯调节负载进出口的压力和流量，并通过阀内部自带的压力传感器和位移传感器实时监测负载进出油口的压力和流量，并直接将压力信号和阀芯位移信号反馈给控制器，控制器进行闭环控制，提高控制精度。发明的双阀芯可实现负载口独立控制，增加系统的自由度，降低能耗，尤其是背压功率损失；利用阀内自带的压力、阀芯位移传感器，对阀出口的压力、流量数据反馈，提高控制精度。先导部分通过PWM控制，加强可控性。高速开关阀替换传统的先导比例阀，降低了成本，提高了可控性，降低了控制难度，减少了能耗损失。

摘要： 本发明公开了一种基于速度控制器实现高速开关阀阀芯运动可控的方法，属于高速开关阀控制领域。将高速开关阀的一个工作周期分为多个阶段，通过控制每个周期各阶段的占空比，使电压源输出相应占空比的电压方波，进行高速开关阀高动态控制。在高速开关阀开启、关闭阶段中，在初始阶段采用较大的电压驱动(关闭阶段采用较大的负电压)，当速度达到设定值时(速度可根据用户期望进行调整)，为降低阀芯受到刚性冲击而产生的损耗，利用速度闭环控制器对占空比进行实时调整，使开启阶段和关闭阶段的最终速度的数值维持在较低的水平。本发明可以兼顾动态特性和柔性启闭，提高高速开关阀性能并延长其寿命。

摘要： 本发明公开一种高速开关阀和使用该高速开关阀的安全检测系统。高速开关阀包括：阀体，阀体中设置有一个中心孔和一个通气孔，中心孔和通气孔交叉贯通；阀芯，阀芯转动地设置在阀体的中心孔中；和电机，电机驱动阀芯转动，其中，阀芯上开设有至少一个连通孔，并且阀芯具有连通位置和非连通位置，当阀芯转动到连通位置时连通孔连通阀体的通气孔，当阀芯转动到非连通位置时阀芯截断阀体的通气孔。安全检测系统包括供气气路和串联在供气气路中的前述高速开关阀。与现有的普通电磁阀相比，由于本发明通过旋转阀芯来控制气路的通断，因此可以通过调节电机转速或阀芯上的连通孔的数量来控制气路的通断频率，所以能够很容易实现气路通断的高频控制。

摘要： 本发明公开了一种高速开关阀先导控制的双阀芯可编程控制液压阀及其方法。包括相互固定的先导阀块和主阀块，通过主阀部分的两个独立的阀芯调节负载进出口的压力和流量，并通过阀内部自带的压力传感器和位移传感器实时监测负载进出油口的压力和流量，并直接将压力信号和阀芯位移信号反馈给控制器，控制器进行闭环控制，提高控制精度。发明的双阀芯可实现负载口独立控制，增加系统的自由度，降低能耗，尤其是背压功率损失；利用阀内自带的压力、阀芯位移传感器，对阀出口的压力、流量数据反馈，提高控制精度。先导部分通过PWM控制，加强可控性。高速开关阀替换传统的先导比例阀，降低了成本，提高了可控性，降低了控制难度，减少了能耗损失。

摘要： 本发明属于阀体技术领域，涉及一种基于高速开关阀的三位四通水压比例阀，包括阀块，所述阀块上安装四组主阀芯组件，每组所述主阀芯组件上端分别配合设置一组先导阀组件，每组先导阀组件上端均配合安装电磁铁组件；所述主阀组件包括滑动密封设置于阀块内孔中的主阀芯，主阀芯内腔下部设置阻尼器,阻尼器上方设置主阀芯预紧弹簧，主阀芯底面与阀块内孔之间设置主阀芯座垫，形成软密封。该比例阀能够有效满足运行环境要求，阀芯响应速度快。

摘要： 本发明公开了一种高速开关阀先导控制带位置闭环的比例阀，包括先导部分组件、主阀芯与比例阀本体，本发明的有益效果：本发明与现有技术相比，通过设置先导部分组件和主阀芯，并通过位移传感器实时监测主阀芯位移的位置，将信号反馈给控制电路板，控制电路板进行闭环控制，提高控制精度，本发明利用位移传感器，对主阀芯位移进行检测和反馈，提高流量输出的精度，减小了流量滞环，使用四个高速开关阀组成的桥路控制主阀芯的位移，主阀芯位移通过位移传感器反馈给控制电路板，从而使得控制电路板能够形成闭环控制，从而提高控制精度和减小滞环，先导部分组件使用球面密封的高速开关阀提高抗污染能力，提高可控性，降低控制难度，减少能耗损失。

摘要： 本实用新型公开一种高速开关阀和使用该高速开关阀的安全检测系统。高速开关阀包括：阀体，阀体中设置有一个中心孔和一个通气孔，中心孔和通气孔交叉贯通；阀芯，阀芯转动地设置在阀体的中心孔中；和电机，电机驱动阀芯转动，其中，阀芯上开设有至少一个连通孔，并且阀芯具有连通位置和非连通位置，当阀芯转动到连通位置时连通孔连通阀体的通气孔，当阀芯转动到非连通位置时阀芯截断阀体的通气孔。安全检测系统包括供气气路和串联在供气气路中的前述高速开关阀。与现有的普通电磁阀相比，由于本实用新型通过旋转阀芯来控制气路的通断，因此可以通过调节电机转速或阀芯上的连通孔的数量来控制气路的通断频率，所以能够很容易实现气路通断的高频控制。

摘要： 本实用新型公开了一种单阀芯多阀口液压高速开关阀，包括阀体、阀盖，阀体内设有多个阀口，阀芯对应每个阀口的部位分别设有凸肩。阀体的上部设有端盖，阀芯与端盖之间设有复位弹簧，阀芯的下端连接有推杆，推杆穿出阀体的一端连接有驱动装置。驱动装置为超磁致驱动器。多个阀口可以纵向依次布置，多个凸肩在所述阀芯上串联布置；多个阀口也可以横向平面布置，多个凸肩在所述阀芯上并排布置。能够彻底解决大流量和高频响的矛盾，更好的满足电液伺服系统对控制元件的需求。

摘要： 本实用新型属于阀体技术领域，涉及一种基于高速开关阀的三位四通水压比例阀，包括阀块，所述阀块上安装四组主阀芯组件，每组所述主阀芯组件上端分别配合设置一组先导阀组件，每组先导阀组件上端均配合安装电磁铁组件；所述主阀组件包括滑动密封设置于阀块内孔中的主阀芯，主阀芯内腔下部设置阻尼器,阻尼器上方设置主阀芯预紧弹簧，主阀芯底面与阀块内孔之间设置主阀芯座垫，形成软密封。该比例阀能够有效满足运行环境要求，阀芯响应速度快。

摘要： 本实用新型公开了一种高速开关阀先导控制带位置闭环的比例阀，包括先导部分组件、主阀芯与比例阀本体，本实用新型所达到的有益效果是：通过设置先导部分组件和主阀芯，并通过位移传感器实时监测主阀芯位移的位置，将信号反馈给控制电路板，控制电路板进行闭环控制，提高控制精度，本实用利用位移传感器，对主阀芯位移进行检测和反馈，提高流量输出的精度，减小了流量滞环，使用四个高速开关阀组成的桥路控制主阀芯的位移，主阀芯位移通过位移传感器反馈给控制电路板，从而使得控制电路板能够形成闭环控制，从而提高控制精度和减小滞环，先导部分组件使用球面密封的高速开关阀提高抗污染能力，降低控制难度，减少能耗损失。