颤振有助于改善比例阀响应特性,其频率及幅度参数与比例阀结构参数直接相关。基于开环比例控制阀仿真模型,研究功率级阀芯的颤振响应、颤振信号降低摩擦滞环的机制并确定最优参数范围。建立仿真模型,颤振信号通过双占空比高频PWM形式引入,基于电磁场有限元方法构建比例电磁铁,采用Karnopp摩擦模型建立衔铁及功率级阀芯动力学方程。仿真结果表明:摩擦模型能够较好地表征电磁铁力滞环及阀芯流量滞环现象;在颤振信号激励下,阀芯产生颤振运动,摩擦力状态在静摩擦与动摩擦间切换,进而影响其响应特性;颤振频率和幅度参数存在最优区间,且由比例阀的结构参数决定。

为使所开发的2D比例换向阀达到较好的性能,设计一款基于DSP芯片的数字式比例控制器,将高频PWM波作用于反接卸荷式H桥驱动电路以控制线圈电流变化,并且内置PID模块实现电流闭环控制.同时,在PID模块增加线性回归算法对线圈电流进行校正.为了减小2D比例换向自身的摩擦力,内置颤振模块,可实现颤振幅值和频率的独立调节.实验结果表明,该控制器具有良好的稳态控制性能,由其控制的比例阀性能得到极大提高.