基于Simulink的电液比例溢流阀频响仿真

　　0 引言

　　电液比例控制阀的频率响应仿真一直是液压行业在研究的一个问题。 电液比例控制元件的频响特性好坏在很大程度上影响着整个液压系统的性能， 电液比例溢流阀又是其中最常见的电液比例控制元件。 电液比例溢流阀采用比例电磁铁代替手动的弹簧力调节组件，弹簧的预压缩量正比于输入电信号，使溢流压力正比于输入电信号， 实现对压力的比例控制。 本文以MATLAB 中的 SIMULINK 软件包为工具， 在建好系统的数学模型和仿真模型后， 给定参数后就可以直接进行仿真， 并且在仿真过程中可以随时更改一些参数，可以直观地观察参数对该系统的影响，实现了对液压控制系统的智能设计。 本文在仿真过程中对该阀系统参数的合理选择对频响特性的影响提出了自己的看法，得到了具有良好频响的 B 型半桥电液比例溢流阀的参数。

　　1 数学模型确立

　　电液比例溢流阀的工作原理如图 1 所示。

　　根据图 1 分析可知，对于上面所示的溢流阀结构，在系统回路中，第一个液阻是固定液阻 R1，第二个为先导阀口是可变液阻，对先导回路而言，主阀芯是先导回路控制的执行元件， 主阀芯上腔的压力由先导回路输出控制口压力决定，是一种典型的 B 型半桥先导回路。

　　根据各个容腔的流量连续方程、 阀芯受力平衡方程和比例电磁铁线圈动态方程及电磁吸力方程， 可得普通电液比例溢流阀的动态数学模型。

　　(1) 比例电磁铁输出指令力可写为：

　　式中 kD1———比例电磁铁的电流 —力增益系数 ， 取

　　115.6N/A;i———线圈中的电流，单位为 A;

　　kD2———比例电磁铁的位移—力增益系数 ， 取16 000N/m;

　　y———衔铁位移，单位为 m;

　　R———线圈电阻和放大器内阻，取 21Ω;

　　L———线圈电感，取 0.2H;

　　kD3———放大器电压放大系数，取 3.36;

　　ug———放大器输入电压，单位为 V;

　　kD4———比例电磁铁的电流反馈增益，取 6.25V/A。

　　(2) 先导阀芯组件受力平衡方程：

　　式中 A3———先导阀芯有效作用面积，单位为 m²;

　　m1———先导阀组件和衔铁的等效质量;

　　f1———先导阀阀芯的运动黏性阻尼系数;

　　ke1———先导阀口液动力刚度，ke1=cqπD1sin2α;

　　cq———阀口的流量系数，取 0.62;