伺服閥特性測(cè)試系統(tǒng)仿真指導(dǎo)書(shū)匯總.doc

力反饋兩級(jí)伺服閥特性仿真指導(dǎo)書(shū)哈爾濱工業(yè)大學(xué)2012年10月仿真一 壓力流量特性測(cè)試一、仿真目的1了解伺服閥壓力流量特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)原理；2了解伺服閥壓力流量特性曲線(xiàn)的測(cè)試方法和步驟；3 學(xué)習(xí)使用AMESim軟件對(duì)伺服閥進(jìn)行仿真分析。二、仿真內(nèi)容1伺服閥壓力流量特性測(cè)試；三、壓力流量特性測(cè)試伺服閥的負(fù)載流量曲線(xiàn)表示在穩(wěn)定狀態(tài)下，輸入電流、負(fù)載流量和負(fù)載壓降三者之間的函數(shù)關(guān)系，如圖1所示。負(fù)載流量特性是指在輸入電流I和供油壓力Ps為常數(shù)的情況下，輸出流量Q隨負(fù)載壓力差PL的變化關(guān)系。改變輸入電流I可以得到一簇曲線(xiàn)，即為負(fù)載流量特性曲線(xiàn)。負(fù)載流量特性曲線(xiàn)完全描述了伺服閥的靜態(tài)特性，要測(cè)量出這簇曲線(xiàn)比較困難，特別是在零位附近很難測(cè)出精確的數(shù)值，而伺服閥卻正好是在零位工作，因此這簇曲線(xiàn)主要用來(lái)確定伺服閥的類(lèi)型和估計(jì)伺服閥的規(guī)格，以便與所要求的負(fù)載流量和負(fù)載壓力相匹配。圖1 伺服閥的壓力流量特性曲線(xiàn)1伺服閥壓力流量特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)原理圖伺服閥圖2 伺服閥壓力流量特性測(cè)試原理圖壓力-流量特性測(cè)試的原理圖如圖2所示。測(cè)試中，在不同的控制電流下，利用節(jié)流閥調(diào)節(jié)伺服閥控制邊兩側(cè)的壓差，記錄不同壓差下伺服閥的流量，利用相關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，即可繪制不同控制電流下，伺服閥的壓力-流量特性曲線(xiàn)。2伺服閥壓力流量特性測(cè)試仿真模型圖3 伺服閥壓力流量特性測(cè)試仿真模型力反饋兩級(jí)伺服閥壓力流量特性測(cè)試系統(tǒng)的AMESim仿真模型如圖3所示。3仿真測(cè)試步驟和方法壓力流量特性仿真測(cè)試步驟如下:1)打開(kāi) AMESim安裝目錄v800demoSolutionsGL_FCServovalve目錄下的Servovalve_completeModel.ame仿真模型；2) 設(shè)定工作壓力（1.Power Supply）210bar（21MPa）；3)利用信號(hào)發(fā)生器依次產(chǎn)生不同的電流值給電液伺服閥線(xiàn)圈（2.Input Signal 頻率0.2Hz，幅值0A，平均值設(shè)置為0.01*i）；4) 節(jié)流閥開(kāi)度控制信號(hào)參數(shù)設(shè)置為：5）進(jìn)入Parameter mode參數(shù)模式，菜單SettingsGlobal Parameters添加參數(shù)i。菜單SettingsBatch Parameters，設(shè)置批處理參數(shù)。把參數(shù)i拖入Batch Control Parameter Setup對(duì)話(huà)框，按New set 按鈕可以添加新的數(shù)據(jù)，共設(shè)置五組值：-1，-0.5,0,0.5,1。6)進(jìn)入仿真模式，選擇批處理方式仿真，共仿真5次，每次仿真時(shí)間10秒。7）計(jì)算負(fù)載壓力(A、B口壓力差)，并用額定工作壓力對(duì)其進(jìn)行歸一化處理，見(jiàn)圖4所示；圖4變量的后處理6)選取參數(shù)A2（流量）作為橫軸、A1（負(fù)載壓差）作為縱軸繪制壓力流量特性曲線(xiàn)；四、思考題（1）伺服閥負(fù)載特性曲線(xiàn)有何用處？ 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1伺服閥壓力輸入信號(hào)特性曲線(xiàn)變量i分別取 -1，-0.8,-0.6，-0.4，-0.2，0,0.2,0.4,0.6,0.8，1仿真二 空載流量特性測(cè)試一、仿真目的1了解伺服閥空載流量特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)原理；2了解伺服閥空載流量特性曲線(xiàn)的測(cè)試方法和步驟；3了解伺服閥零位流量增益的計(jì)算方法；4 學(xué)習(xí)使用AMESim軟件對(duì)伺服閥進(jìn)行仿真分析。二、仿真內(nèi)容1伺服閥空載流量特性測(cè)試；2伺服閥零位流量增益計(jì)算。三、空載流量特性測(cè)試1伺服閥空載流量特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)原理圖伺服閥 圖1 伺服閥空載流量特性測(cè)試原理圖伺服閥的流量-電信號(hào)特性曲線(xiàn)是指在供油壓力Ps為定值、負(fù)載壓力P1=0MPa時(shí)，輸出流量QL與輸入電流I(或輸入電壓)之間的函數(shù)關(guān)系曲線(xiàn)。測(cè)試過(guò)程中，輸入電流在一個(gè)周期內(nèi)變化的過(guò)程中，記錄輸出流量和輸入電流所得到的曲線(xiàn)，根據(jù)此曲線(xiàn)可以確定伺服閥的額定流量、流量增益、滯環(huán)、對(duì)稱(chēng)度、零偏等參數(shù)，可以提示出伺服閥零位特性的類(lèi)型(如零開(kāi)口、正開(kāi)口、負(fù)開(kāi)口)。圖2 伺服閥的壓力流量特性曲線(xiàn)2伺服閥空載流量特性測(cè)試仿真模型圖3 伺服閥空載流量特性測(cè)試仿真模型力反饋兩級(jí)伺服閥空載流量特性測(cè)試系統(tǒng)的AMESim仿真模型如圖3所示。3仿真測(cè)試步驟和方法空載流量特性仿真測(cè)試步驟如下:1)打開(kāi) AMESim安裝目錄v800demoSolutionsGL_FCServovalve目錄下的Servovalve_completeModel.ame仿真模型；2) 設(shè)定工作壓力（1.Power Supply）210bar（21MPa）；3)利用信號(hào)發(fā)生器依次產(chǎn)生不同的電流值給電液伺服閥線(xiàn)圈（2.Input Signal 頻率0.2Hz，幅值0.01A）；4)仿真10秒。（注：不考慮閥口開(kāi)度選擇Single Run;否則選擇Batch Run）5）測(cè)量節(jié)流閥通過(guò)的流量，并用額定流量對(duì)其進(jìn)行歸一化處理，見(jiàn)圖4所示； 圖4變量的后處理6)選取參數(shù)A1（輸入信號(hào)）作為橫軸、A2（空載流量）作為縱軸繪制空載流量特性曲線(xiàn)；7）計(jì)算空載流量特性曲線(xiàn)的零位處曲線(xiàn)的平均斜率，得到伺服閥零位流量增益四、思考題（1）伺服閥空載流量特性曲線(xiàn)有何用處？ （2）閥口遮蓋量（正開(kāi)口、負(fù)開(kāi)口、零開(kāi)口）對(duì)空載流量特性有何影響？五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1伺服閥流量輸入信號(hào)特性曲線(xiàn)（如果是Batch Run，考慮閥口遮蓋量分別為-0.01mm，0mm，0.01mm;如果是Single Run 考慮閥口遮蓋量為0mm）2計(jì)算伺服閥零位流量增益仿真三 壓力特性測(cè)試一、仿真目的1了解伺服閥壓力特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)原理；2了解伺服閥壓力特性曲線(xiàn)的測(cè)試方法和步驟；3了解伺服閥零位壓力增益的計(jì)算方法；4 學(xué)習(xí)使用AMESim軟件對(duì)伺服閥進(jìn)行仿真分析。二、仿真內(nèi)容1伺服閥壓力特性測(cè)試；2伺服閥零位壓力增益計(jì)算。三、壓力特性測(cè)試1伺服閥壓力特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)原理圖伺服閥圖1 伺服閥壓力特性測(cè)試原理圖伺服閥的壓力-電信號(hào)特性是指在供油壓力Ps為定值，兩個(gè)負(fù)載口關(guān)閉，即QL=0時(shí)，負(fù)載壓力與輸入電流的關(guān)系。壓力測(cè)試過(guò)程中，要求供油壓力為伺服閥的額定壓力，負(fù)載口關(guān)閉，電流在正負(fù)額定值之間一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，測(cè)出負(fù)載壓力與電流關(guān)系曲線(xiàn)。由曲線(xiàn)可求出壓力增益，即在最大負(fù)載壓降40%之間壓力特性曲線(xiàn)的平均斜率。圖2 伺服閥壓力特性曲線(xiàn)2伺服閥壓力特性測(cè)試仿真模型圖3 伺服閥壓力特性測(cè)試仿真模型力反饋兩級(jí)伺服閥壓力特性測(cè)試系統(tǒng)的AMESim仿真模型如圖3所示。3仿真測(cè)試步驟和方法壓力特性仿真測(cè)試步驟如下:1)打開(kāi) AMESim安裝目錄v800demoSolutionsGL_FCServovalve目錄下的Servovalve_leakages.ame仿真模型；2) 設(shè)定工作壓力（1.Power Supply）210bar（21MPa）；3)利用信號(hào)發(fā)生器依次產(chǎn)生不同的電流值給電液伺服閥線(xiàn)圈（2.Input Signal 頻率0.2Hz，幅值0.01A）；4)仿真10秒。5）計(jì)算負(fù)載壓力(A、B口壓力差)，并用額定工作壓力對(duì)其進(jìn)行歸一化處理，見(jiàn)圖4所示；圖4變量的后處理6)選取參數(shù)A4（輸入信號(hào)）作為橫軸、A5（負(fù)載壓差）作為縱軸繪制壓力特性曲線(xiàn)；7）計(jì)算壓力特性曲線(xiàn)的零位處曲線(xiàn)的平均斜率，得到伺服閥零位壓力增益。四、思考題（1）由試驗(yàn)得到切斷負(fù)載時(shí)的壓力特性曲線(xiàn)有何用處？ （2）如何測(cè)量負(fù)載壓力？五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1伺服閥壓力輸入信號(hào)特性曲線(xiàn)2伺服閥零位壓力增益計(jì)算仿真四 泄漏量測(cè)試一、仿真目的1了解伺服閥泄漏量測(cè)試實(shí)驗(yàn)原理；2了解伺服閥泄漏量曲線(xiàn)的測(cè)試方法和步驟；3 學(xué)習(xí)使用AMESim軟件對(duì)伺服閥進(jìn)行仿真分析。二、仿真內(nèi)容伺服閥泄漏量測(cè)試；三、泄漏量測(cè)試1伺服閥泄漏量測(cè)試實(shí)驗(yàn)原理圖伺服閥圖1 伺服閥泄漏量測(cè)試原理圖伺服閥的泄漏量-電信號(hào)特性是指在供油壓力Ps為定值，兩個(gè)負(fù)載口關(guān)閉，即QL=0時(shí)，總泄漏量與輸入電流的關(guān)系。測(cè)試過(guò)程中，要求供油壓力為伺服閥的額定壓力，負(fù)載口關(guān)閉，電流在正負(fù)額定值之間一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，測(cè)出泄漏量與電流關(guān)系曲線(xiàn)。圖2 伺服閥泄漏量曲線(xiàn)2伺服閥泄漏量測(cè)試仿真模型圖3 伺服閥壓力特性測(cè)試仿真模型力反饋兩級(jí)伺服閥泄漏量測(cè)試系統(tǒng)的AMESim仿真模型如圖3所示。3仿真測(cè)試步驟和方法壓力特性仿真測(cè)試步驟如下:1)打開(kāi) AMESim安裝目錄v800demoSolutionsGL_FCServovalve目錄下的Servovalve_leakages.ame仿真模型；2) 設(shè)定工作壓力（1.Power Supply）100bar（10MPa）；3) 利用信號(hào)發(fā)生器依次產(chǎn)生不同的電流值給電液伺服閥線(xiàn)圈（2.Input Signal 頻率0.2Hz，幅值0.01A）；4) 仿真10秒。 5) 使用電信號(hào)為橫坐標(biāo)，泄漏量為縱坐標(biāo)畫(huà)出電信號(hào)泄漏量曲線(xiàn)圖。四、思考題（1）由試驗(yàn)得到泄漏量曲線(xiàn)有何用處？ （2）零位泄漏量是怎樣產(chǎn)生的？包含哪幾部分？五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 伺服閥泄漏量輸入信號(hào)特性曲線(xiàn)仿真五 頻率響應(yīng)特性測(cè)試一、仿真目的1了解伺服閥頻率響應(yīng)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)原理；2了解伺服閥頻率響應(yīng)特性曲線(xiàn)的測(cè)試方法和步驟；3 學(xué)習(xí)使用AMESim軟件對(duì)伺服閥進(jìn)行仿真分析。二、仿真內(nèi)容1伺服閥頻率響應(yīng)特性測(cè)試；三、頻率響應(yīng)特性測(cè)試1伺服閥頻率響應(yīng)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)原理圖伺服閥 圖1 伺服閥頻率響應(yīng)特性測(cè)試原理圖伺服閥的流量-電信號(hào)特性曲線(xiàn)是指在供油壓力Ps為定值、負(fù)載壓力P1=0MPa時(shí)，輸出流量QL與輸入電流I(或輸入電壓)之間的頻率響應(yīng)關(guān)系曲線(xiàn)。測(cè)試過(guò)程中，分別輸入額定電流5%、25%、100%的不同頻率的正弦電流信號(hào)，記錄輸出流量和輸入電流所得到的曲線(xiàn)，根據(jù)曲線(xiàn)繪制不同輸入電流下的幅頻與相頻特性曲線(xiàn)。圖2 伺服閥的頻率特性曲線(xiàn)2伺服閥頻率響應(yīng)特性測(cè)試仿真模型圖3 伺服閥頻率響應(yīng)特性測(cè)試仿真模型力反饋兩級(jí)伺服閥頻率響應(yīng)特性測(cè)試系統(tǒng)的AMESim仿真模型如圖3所示。3仿真測(cè)試步驟和方法頻率響應(yīng)特性仿真測(cè)試步驟如下:1)打開(kāi) AMESim安裝目錄v800demoSolutionsGL_FCServovalve目錄下的Servovalve_completeModel.ame仿真模型；2) 設(shè)定工作壓力（1.Power Supply）210bar（21MPa）；3)利用信號(hào)發(fā)生器依次產(chǎn)生不同的電流值給電液伺服閥線(xiàn)圈（2.Input Signal 頻率5Hz，幅值（0.01 *5%）A）；4)仿真0.4秒。5）測(cè)量節(jié)流閥通過(guò)的流量，并用額定流量對(duì)