基本信息：

兰州理工大学·能源与动力工程学院，研究方向：机电液智能控制/数字液压技术

发表于Processes。影响因子：3.5

论文内容简介

在分析锥阀式电磁螺纹插装阀结构的基础上，在AMESim中建立了仿真模型，并利用RT-Link半实物仿真搭建了电磁螺纹插装阀硬件在环测试平台进行了实验验证，以研究脉冲电压持续时间对启闭动态特性的影响，找到最佳脉冲电压持续时间，从而使电磁螺纹插装阀能够在最短的时间内启闭，尽可能减少能量损失。仿真结果表明，正负脉冲电压可以加快线圈电流的上升或下降速率，实现缩短电磁螺纹插装阀启闭响应时间。对正负脉冲控制策略与常规电压控制策略下启闭时间进行实验对比，电磁螺纹插装阀的开启时间从30ms降至13ms，关闭时间从139ms降至14ms。

研究背景

高速开关阀具有优良的开关性能、紧凑的结构和抗污染能力，是现代数字液压系统中的关键和必不可少的液压元件。高速开关阀的快速切换是决定整个数字液压系统性能的一个非常重要的参数。

在数字液压领域中，开闭时间是评价高速开关阀动态性能的最重要指标，它直接影响数字液压系统的性能。为了获得高速开关阀较好的启闭特性，国内外许多学者在高速开关阀结构创新和控制策略优化方面进行了大量的研究。锥阀式电磁螺纹插装阀具有技术完善、质量可靠、价格低和应用范围广等优点在液压系统中得到了广泛应用。然而，其动态响应较慢，需要提高其动态特性以满足数字液压技术的要求。

 创新内容与工程应用价值

创新内容：传统研究中多以球阀式电磁螺纹插装阀作为研究对象，对于其它阀芯结构的电磁螺纹插装阀高响应化并用于数字液压技术的研究较少。以锥阀式电磁螺纹插装阀为研究对象，提出将基于 PWM 技术的正负脉冲电压控制策略应用于电磁螺纹插装阀以提高其动态响应特性。研究脉冲电压持续时间对启闭动态特性的影响，找到最佳脉冲电压持续时间。

工程应用价值：通过对电磁螺纹插装阀线圈引入正负脉冲电压控制，改善了电磁螺纹插装阀的动态特性，在某些应用领域中用电磁螺纹插装阀取代高速开关阀，这只需修改控制电路，不需要改变结构，降低了应用成本，为填补这方面的空白做出了贡献。

基于灵思创奇设备

利用北京灵思创奇半实物仿真测试系统搭建了电磁螺纹插装阀控制策略硬件在环实验平台，并使用 MATLAB 和 RTSimPlus 软件对正负脉冲电压控制策略和实验测控界面进行设计。通过实验对比了正负脉冲电压与常规电压控制策略下的电磁螺纹插装阀动态特性。

控制主机向半实物目标机发送控制变频电机、比例溢流阀等元件的工作状态的电压信号和处理半实物目标机采集的各类传感器信号，并显示在人机交互界面上。半实物目标机运行控制程序实现被测电磁螺纹插装阀控制策略硬件在环测试实验，实时采集测试系统中各类传感器的信号，并接收来自控制主机的控制信号去控制测试系统元件的工作状态。