电磁式油量控制系统的控制模型优化

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电磁式油量控制系统与电液式油量控制系统的主要区别是油量控制执行器的区别，电液式油量控制系统中采用的是电液式执行器，是一个阀控液压缸的液压动力元件，而电磁式油量控制系统中所用的油量控制执行器是电磁式的执行器，它可以是比例（或线性）电磁铁，即动铁式力电动机，也可以是直线直流电动机，即动圈式力电动机，或其他的电磁机构，如直流伺服电动机等。因此，只要建立起电磁式执行器的传递函数，就可以像建立电液式油量控制系统控制模型一样，建立起电磁式油量控制系统的控制模型。下面就以线性电磁铁为例，说明线性电磁铁的传递函数建立过程。

在第6章中，已建立了动圈式力电动机（或直线直流电动机）的传递函数。比例电磁铁的动态方程式与动圈式相似，其电压方程为

——比例电磁铁的位移力增益和调零弹簧刚度之和。

由于电磁力增大时，将使轴向工作气隙减少，所以式（8-65）可改为

ΔF_m=k_iΔi-k_yΔy （8-66）

将式（8-64）、式（8-66）合并，并进行拉氏变换后可得

[ms²+Bs+（k_s+k_y）]Y（s）=k_iI（s） （8-67）

最后的比例电磁铁传递函数框图，见图8-12。

式中 L——线圈电感；

R_c，r_p——线圈和放大器内阻；

k_e——线圈感应反电动势系数。

式（8-62）经拉式变换后可得

U（s）=[Ls+（R_c+r_p）]I（s）+k_esY（s） （8-63）

比例电磁铁的运动方程为

式中 m——衔铁组件的质量；

B——阻尼系数；

k_s——衔铁组件的弹簧刚度；

ΔF_m——比例电磁铁的推力。

而比例电磁铁在工作区域内的推力近似线性表达式为

ΔF_m=k_iΔi+k_yΔy （8-65）

式中——比例电磁铁的电流力增量；

图8-12 比例电磁铁的传递函数框图(www.xing528.com)

图8-12中字母的含义如下。

——比例电磁铁的位移力增益和调零弹簧刚度之和。

由于电磁力增大时，将使轴向工作气隙减少，所以式（8-65）可改为

ΔF_m=k_iΔi-k_yΔy （8-66）

将式（8-64）、式（8-66）合并，并进行拉氏变换后可得

[ms²+Bs+（k_s+k_y）]Y（s）=k_iI（s） （8-67）

最后的比例电磁铁传递函数框图，见图8-12。

图8-12 比例电磁铁的传递函数框图

图8-12中字母的含义如下。

——控制线圈的转折频率；

k_u——放大器电压放大系数；

k_fi——电流反馈系数；

——控制线圈的转折频率；

k_u——放大器电压放大系数；

k_fi——电流反馈系数；

——衔铁组件弹簧质量系统的固有频率；

——衔铁组件弹簧质量系统的固有频率；

——衔铁组件的无因次阻尼比。

比例电磁铁的线圈电感较大，而转折频率较低，为提高其动态性能，可尽可能采用较少的线圈匝数和较大的电流值，或在线圈上串联附加电阻，同时提高放大器工作电压，而且无例外地采用带电流反馈的恒流型放大器，此时线圈的当量转折频率有明显的提高。

——衔铁组件的无因次阻尼比。

比例电磁铁的线圈电感较大，而转折频率较低，为提高其动态性能，可尽可能采用较少的线圈匝数和较大的电流值，或在线圈上串联附加电阻，同时提高放大器工作电压，而且无例外地采用带电流反馈的恒流型放大器，此时线圈的当量转折频率有明显的提高。