高速开关阀在高频PWM控制下的比例功能

在现代汽车制动系统(如制动防抱死系统(ABS)、电子稳定程序(ESP))中,为了控制制动压力,一般采用电子控制单元(ECU)控制的二位二通的高速开关电磁阀来实现制动轮缸的压力增压、保压和减压的控制。由于传统高速开关阀只能实现开或关两种状态,为了提高系统的控制精度,对高速开关阀的开关比例功能也要求越来越高。该文在MATLAB的Simulink中建立了高速开关阀的脉冲宽度调制(PWM)控制仿真模型,研究了在2～4 kHz的调制频率下,通过改变PWM控制下的占空比,来实现高速开关阀的比例开关功能。并进一步分析了不同参数对高速开关阀PWM控制的比例开关功能的影响。通过本研究,拓宽了高速开关阀的功能应用范围,达到了精密控制制动压力的效果,对汽车ABS和ESP中的高速开关阀的控制提供了参考,从而使得制动压力的增加过程能够更加平稳有度。     

高速电磁开关阀开关特性的机理研究

为改善高速电磁阀的开关特性,从电磁阀的数学模型着手,用实验仿真的方法,分析了高速电磁阀的开关特性机理,提出了高速开关阀的设计准则,探讨了阀芯质量、阀芯行程、线圈匝数、线圈电阻、驱动电压与电流等各参数对开关特性的影响．提供了寻找电磁阀快速开关的有效方法．     

自动变速器脉宽调制开关电磁阀工作频率研究

脉宽调制开关式电磁阀是汽车自动变速器中常用的一种换档执行元件,其控制信号分为低频信号和高频信号,低频信号用于离合器调压控制,高频信号则用于离合器油压保持控制.针对电磁阀工作频率的选择方法进行了理论分析和试验研究.对于低频信号频率需要考虑电磁阀本身的固有频率、开启和关断的响应时间及控制系统采样频率等因素影响,并尽可能采用较高的值,以获得较高的调压精度.对于高频信号频率,则要考虑到保持电流的波动、电磁干扰、磁损及驱动元件的驱动特性等因素,再选择尽可能低的占空比,以获得理想的保持电流及关断的响应速度.     

基于高速开关阀的转速控制系统建模与仿真

高速开关阀是电液控制系统的新型元件,与计算机接口方便,并有较强抗污能力.设计了一个基于高速开关阀的二次调节转速控制系统,建立了主要元件的数学模型,并得到转速控制系统的状态方程.通过采用脉冲宽度调制(PWM)技术,实现对该系统的转速控制.通过仿真,研究了占空比和阻尼系数对系统响应的影响.并通过试验对仿真结果进行了验证.研究表明:通过改变高速开关阀的PWM信号占空比,可以实现对二次元件的转速控制,且能满足系统的性能要求.     

弛豫型铁电(PMNT)大流量高速开关阀设计与仿真

针对高速开关阀响应不够高、流量输出小的问题,利用新型压电晶体—弛豫型铁电(PMNT)的逆压电效应原理,将PMNT制作成大流量高速开关阀的驱动器,以此提高开关阀的响应速度。分析了PMNT驱动器的结构和工作原理,采用AMESim对PMNT驱动器进行建模并研究了PMNT的逆压电效应,同时采用类似并联阀的双阀芯结构增大出口流量,运用AMESim平台对其整个液压系统进行研究,比较了不同占空比下PWM脉冲信号及压力源对高速开关阀出口流量和压力变化的影响。该新型高速开关阀能够满足高速、大流量要求。     

气压式电子驻车制动电磁阀控制特性

为实现气压式驻车制动系统的自动控制,研究了驻车控制阀的充放气特性及控制方法。通过分析重型车驻车制动系统的结构及工作原理,设计了气压式电子驻车制动系统的总体方案。分析了弹簧制动缸的力学性能,对电磁阀的快速充放气特性进行了研究,并与传统手动阀做了比较。分析了脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)的控制方法,研究了驻车制动系统控制阀在PWM控制下占空比与充气速率的关系。实验结果证明电磁阀可按需求保压并且可通过改变PWM信号占空比调节电磁阀充气速率。     

PWM高速开关阀特性分析

运用数字仿真和实验相结合的方法,研究了PWM高速开关阀的开关特性、静特性和谐波特性.对开关阀的开关运动过程进行了理论分析,建立了阀开关特性的数学模型;系统地研究了阀芯位移的静特性,对影响静特性从而影响整个系统性能的脉宽调制频率f_c,阀结构特性参数t_1,t_2,t_3,t_4等进行了讨论;分析了开关阀控制系统输出伴有稳态纹波的机理。     

气动脉宽调制开关位置伺服系统驱动模式的研究

为了提高气动脉宽调制（PWM）开关位置伺服系统的控制性能，以及降低稳态纹波，提出了采用2个由PWM驱动的两位两通高速开关阀控制单作用气缸工作腔的充-排气构成系统。考虑到由PWM驱动的开关阀的动、静态特性及充-排气特性的不对称性，因此提出由稳态压力 来确定阀的最大过流面积、差动PWM及同步驱动的驱动模式，理论分析和仿真实验表明，系统能够避开阀的非线性工作区，有效抵消稳态谐波，从而提高了控制性能，降低了稳态纹波。     

基于Simulink的高速电磁阀动态响应分析

利用MATLAB/Simulink软件建立了由磁场强度模型、电磁作用力模型、阀芯运动阻力模型以及回位弹簧作用力模型组成高速电磁阀仿真模型.分析了驱动电压、电磁力、阀芯质量和线圈匝数等参数对电磁阀动态响应特性的影响.仿真结果表明:在一定条件下增加驱动电压,采用质量小的阀芯,选取小的回位弹簧预紧量,减少线圈匝数和降低弹簧刚度,有利于加快电磁阀开启响应速度,而降低维持电压,适当减小工作气隙、增大弹簧刚度,有利于加快关闭响应速度.     

零电压开关全桥变换器的改进及仿真

在移相控制的串联谐振全桥软开关变换电路基础上 ,针对零电压开关全桥变换器 (FB ZVS PWM)的副边占空比损失和环流损耗问题进行了改进 ,即利用可饱和电感代替线性电感 ,进而提出了移相控制的零电压零电流开关全桥变换器 (FB ZVZCS PWM) ,并将改进电路与原电路进行对比分析和仿真实验 ,结果证明了FB ZVZCS PWM变换器无论是在开关性能和能量传输方面 ,还是在变换器的成本和效率方面 ,都具有明显的优越性。     

带饱和电感的移相全桥PWM变换器软开关分析

带饱和电感的移相全桥零电压开关PWM变换器与传统的移相全桥零电压开关PWM变换器相比,具有较宽的零电压开关负载范围,较小的循环能量和较小的占空比损失.在详细分析其工作原理的基础上,着重对参数设计和滞后桥臂的死区时间设置进行了讨论,给出了设计方法,仿真结果证实了理论分析的正确性.     

PWM与谐振型开关变流器的设计及实验

对(桥式)零电流开关准谐根变流器电路加以改进，通过引入辅助开关，使准谐振变流器工作在恒频PWM方式下；同时，分析及研究桥式并联谐振开关变流器存在的几个不足之处；针对这些问题，对原有电路拓朴结构提出一系列改进措施以及引入多谐振技术；新一类变流器包括几种不同的电路结构，其开关场效应管实现了在零电流条件下导通及关断，变流器的控制方式实现恒频PWM控制方式，该文通过电路分析、计算机仿真以及桥式变流器的电路实验，证实了改进后变流器所具有的优点。     

开关磁阻电机MATLAB仿真模型研究

在分析开关磁阻电机数学模型的基础上,借助于MATLAB/SIMULINK搭建了PWM控制方式下开关磁阻电机的准线性仿真通用模型.根据此模型,对4相8/6极结构的样机进行了仿真研究,仿真结果证明了该模型的有效性.该模型为分析和设计开关磁阻电机控制系统提供了一种有效工具.     

脉宽调制保持电磁阀驱动参数的研究

通过试验对脉宽调制(PWM)保持电磁阀驱动参数进行了深入的研究．结果表明：提高PWM频率可以降低电磁阀线圈的保持电流波动，但如果PWM频率过高，则电路电磁干扰也越严重，对PWM频率进行优化，可以同时减小电磁阀线圈保持电流波动和电磁干扰；PWM占空比决定了电磁阀线圈的平衡保持电流，在保证电磁阀可靠吸合的情况下，应该采用小的PWM占空比；延迟时间决定了电磁阀线圈的初始保持电流的大小，对延迟时间进行优化，可使其产生的电磁阀线圈的初始保持电流等于所采用PWM占空比对应的电磁阀线圈的平衡保持电流；同一平衡保持电流可以通过采用不同的低压电源电压和PWM占空比实现；提高高压电源电压可以缩短电磁阀的响应时间．     

考虑电磁铁线圈构型的高速开关阀动态特性分析

为改善高速开关阀的响应特性,以电磁铁线圈构型为切入点,对比研究了线圈构型对高速开关阀动态特性的影响规律。在建立高速开关阀数学模型以及理论分析线圈构型变化对响应时间影响的基础上,采用电磁仿真软件ANSYS Electronics,构建了高速开关阀二维瞬态仿真模型,分析了单一、叠加式、嵌套式3种线圈构型对电磁铁吸合以及高速开关阀启、闭两个动态过程的影响。仿真结果表明：在不改变其他结构参数与电气参数的情况下,与单一线圈构型相比,叠加与嵌套两种并联线圈构型能够有效缩短电磁铁空载吸合时间,减幅分别为35.1%、34.7%;叠加式线圈构型下高速开关阀的开启延迟时间缩减了4.79 ms,减幅达55.4%;嵌套式线圈构型下高速开关阀的开启延迟时间缩减了4.77 ms,减幅达55.2%。综合响应特性与能耗特性参数来看,采用叠加式线圈构型的高速开关阀具有相对更优的动态特性。该研究可为高速开关阀电磁铁的设计提供参考。     

Buck-boost变换器的PWM滑模变结构控制方法

在Buck boost电路拓扑结构和工作原理分析的基础上,引入虚拟开关量构建Buck boost电路连续导电模式和断续导电模式的合并状态方程,在合并状态方程基础上采用等效控制法推导Buck boost变换器的PWM滑模变结构控制方程,将指数趋近率应用于控制方程,并将等效控制变量作为PWM控制的占空比,得到基于指数趋近率的PWM滑模变结构控制方法。仿真实验和实测验证结果表明:Buck boost变换器的PWM滑模变结构控制方法能使Buck boost变换器快速达到稳定状态,具有较好的动态特性和鲁棒性。     

基于高频电磁阀压力控制的列车制动电液系统仿真

针对列车制动系统的安全性及能量转换、储存和再利用特性,提出一种基于高频电磁阀压力控制的列车制动电液系统。该系统可回收部分列车惯性动能,实现列车制动电液系统的自供能,同时可以通过控制高频电磁阀的开闭实现制动液压缸压力的比例控制。基于高频电磁阀压力控制的列车制动电液系统工作原理,建立制动电液系统的数学模型,采用自适应模糊PID控制器调节PWM控制信号占空比,调控高频电磁阀的开关动作,实现制动电液系统压力的比例控制。利用AMESim/Simulink联合仿真平台,搭建HSV(高速开关阀)型高频电磁阀的机械-电子-液压仿真模型及自适应模糊PID控制器,验证制动系统的有效性。研究结果表明:制动液压缸压力在5～10 MPa的阶跃信号跟踪中,上升时间为0.01～0.02 s,且最大超调量均不超过0.66%,制动电液系统的动态品质优良;制动液压缸压力在5～10 MPa的斜坡信号跟踪中,压力跟踪滞后时间均为0.10 s,且误差波动分别在-0.18～0.15 MPa和-0.20～0.25 MPa,压力波动幅度小,压力跟踪滞后较小,控制精度较高,得到了较优的压力控制结果。     

开关磁阻电机角度位置控制参数优化研究

角度位置控制是开关磁阻电机最基本的控制方式,对开关磁阻电机的开通角与关断角这两个参数及其运行特性进行了分析,并以8/6结构的SRD为例,通过理论分析及仿真研究对其进行优化设计,结果表明：好的开关角配置可以使电机的性能达到最优,提高系统的整体性能.     

感应加热电源的容性移相PWM调功

针对IGBT关断时存在拖尾电流会产生较大关断损耗的问题,分析了负载容性状态下串联逆变器开关器件IGBT开通与关断的特性,并与负载谐振状态下的情况进行对比,采用容性移相PWM进行输出功率的自动调节。同时根据感应加热电源的整体结构进行参数选取,运用MATLAB进行仿真分析,仿真结果证明了这种方式可以实现输出功率的连续自动调节,且具有较宽的移相角调节范围。     

高速开关阀控液压缸的位置控制半实物仿真研究

为研究基于高速开关阀的液压缸位置控制问题,设计了基于高速开关阀和换向阀组合控制液压缸的回路,并采用PWM驱动高速开关阀.建立了控制系统的Simulink离线仿真模型,采用基于卡尔曼滤波的PID控制算法完成液压缸的位置跟踪仿真.最后借助Matlab/xPC Target搭建了高速开关阀控液压位置系统的半实物仿真测试平台,仿真与实验结果表明所设计系统结构的正确性,以及采用卡尔曼滤波的PID控制算法可有效提高液压缸的位置控制精度,借助半实物仿真技术可以提高高速开关阀控位置系统的设计效率.