高速电磁阀驱动控制策略的研究

《矿用电磁先导阀快速驱动控制技术研究》一、引言在矿山的生产和运营过程中，矿用电磁先导阀扮演着举足轻重的角色。

其作为控制流体流动的关键元件，对于保障矿山生产安全和提高生产效率具有至关重要的意义。

然而，随着矿山生产环境的日益复杂化，传统的矿用电磁先导阀驱动控制技术已经无法满足现代矿山的高效、安全、稳定的生产需求。

因此，研究矿用电磁先导阀的快速驱动控制技术，成为了矿山行业的重要课题。

二、矿用电磁先导阀概述矿用电磁先导阀是一种利用电磁原理控制流体流动的装置，广泛应用于矿山生产中的液压系统。

其基本工作原理是通过电磁铁的通电和断电来控制阀芯的开启和关闭，从而实现对流体流动的控制。

矿用电磁先导阀具有结构简单、响应速度快、控制精度高等优点，是矿山生产中不可或缺的重要设备。

三、传统驱动控制技术的问题传统的矿用电磁先导阀驱动控制技术主要依赖于机械式或电子式控制器，这些控制器在面对复杂的矿山生产环境时，往往存在响应速度慢、控制精度低、易受干扰等问题。

此外，传统的驱动控制技术还存在着能耗高、维护成本高等缺点，无法满足现代矿山的高效、环保、低成本的生产需求。

四、快速驱动控制技术研究针对传统驱动控制技术存在的问题，研究矿用电磁先导阀的快速驱动控制技术成为了当务之急。

目前，研究者们主要从以下几个方面开展研究：1. 优化控制器设计：通过改进控制器的硬件和软件设计，提高控制器的响应速度和控制精度。

例如，采用高性能的微处理器和先进的控制算法，实现快速、准确的控制。

2. 引入智能控制技术：将智能控制技术引入矿用电磁先导阀的驱动控制中，如模糊控制、神经网络控制等。

这些技术能够根据实际工况自动调整控制参数，提高控制的适应性和稳定性。

3. 优化能源管理：通过优化能源管理策略，降低矿用电磁先导阀的能耗。

例如，采用节能型电磁铁、优化电路设计等方式，实现能源的有效利用。

4. 增强抗干扰能力：通过改进阀体结构和材料、增强电磁铁的磁路设计等方式，提高矿用电磁先导阀的抗干扰能力，确保其在复杂环境下的稳定运行。

《矿用电磁先导阀快速驱动控制技术研究》一、引言随着矿业行业的快速发展，对矿用设备的自动化、智能化水平要求越来越高。

其中，电磁先导阀作为矿用设备中的重要控制元件，其性能直接关系到设备的稳定性和效率。

因此，研究矿用电磁先导阀的快速驱动控制技术，对于提升矿业生产的自动化、智能化水平具有重要的现实意义。

本文旨在探讨矿用电磁先导阀的快速驱动控制技术的研究现状、方法及未来发展趋势。

二、矿用电磁先导阀概述矿用电磁先导阀是一种广泛应用于矿山设备中的控制元件，其主要功能是接收控制信号，并通过电磁力驱动，实现对液压系统或其他流体系统的快速控制。

由于矿山环境复杂，电磁先导阀需要具备高可靠性、高稳定性、快速响应等特点。

三、矿用电磁先导阀快速驱动控制技术研究现状目前，国内外学者针对矿用电磁先导阀的快速驱动控制技术进行了大量研究。

主要研究内容包括：1. 电磁驱动技术：通过优化电磁铁的结构和材料，提高电磁驱动的效率和响应速度。

同时，采用先进的控制算法，实现对电磁铁的精确控制。

2. 快速响应技术：通过优化先导阀的结构和流体通道设计，减小流体在阀内的流动阻力，提高阀的响应速度。

同时，采用智能感知技术，实时监测阀的状态，为快速响应提供支持。

3. 可靠性及稳定性技术：通过优化制造工艺和材料选择，提高电磁先导阀的可靠性和稳定性。

同时，采用先进的故障诊断和保护技术，确保设备在恶劣环境下仍能稳定运行。

四、矿用电磁先导阀快速驱动控制技术研究方法矿用电磁先导阀快速驱动控制技术的研究方法主要包括理论分析、仿真分析和实验研究三个方面：1. 理论分析：通过建立电磁先导阀的数学模型，分析其工作原理和性能特点，为后续的仿真分析和实验研究提供理论依据。

2. 仿真分析：利用计算机仿真软件，对电磁先导阀的驱动和控制过程进行模拟，分析其动态特性和响应速度等性能指标。

3. 实验研究：通过搭建实验平台，对电磁先导阀进行实际测试和验证，评估其在实际应用中的性能表现。

电容储能式高速电磁阀驱动电路的研制摘要：本文介绍了一种电容储能式高速电磁阀驱动电路。

通过采用高端电流检测反馈控制PWM 输出实现了对电磁阀电流的精确控制。

与传统的电磁阀驱动电路相比，其控制逻辑简单，更符合电磁阀的电流响应特点，且有利于降低功耗和防止电磁阀过载。

关键词：高速电磁阀；驱动电路；电容储能；高端电流检测引言高压共轨燃油喷射系统是柴油发动机的发展方向之一。

该系统通过控制燃油的共轨压力和喷油器的快速启闭来保证发动机对喷油正时、精确喷油量及理想喷油率等方面的要求。

其中关键执行器件是高速电磁阀，其电流响应特性决定其驱动电路应满足下列基本要求。

1. 电磁控制阀开启前的能量强激功率驱动模块应以尽可能高的速率为电磁阀注入能量, 确保电磁控制阀在开启过程中产生足够大的电磁作用力, 缩短开启响应时间。

2. 电磁控制阀开启后, 因工作气隙较小, 磁路磁阻很低, 电磁线圈通入较小的保持电流便能产生足够大的电磁作用力以保证电磁控制阀的可靠开启。

小的保持电流可以降低能量消耗, 减小线圈发热, 同时有利于电磁控制阀的快速闭合。

综上所述，电磁阀驱动电路的设计要求在电磁阀的不同工作阶段应维持相应的理想驱动电流。

目前常见的电磁阀驱动电路大致分为可调电阻式、双电压式、脉宽调制式和双电压脉宽调制式4种。

其中可调电阻式驱动电路结构简单但功耗较大，双电压式功耗有所减小但仍不理想。

脉宽调制式与双电压脉宽调制式均采用PWM来控制电磁阀保持电流，大大减小了功耗。

与脉宽调制式相比，双电压脉宽调制式的好处在于电磁阀保持电流由蓄电池提供，减轻了DC/DC升压电路的负载。

然而上述的几种驱动电路存在的共同问题是难以确保在喷油脉宽时序重叠的情况下电磁阀的正常打开。

这是因为当两路喷油信号在相位上重叠时，其中一路电磁阀的导通将导致DC/DC 升压电路的电压瞬时下降，这时的电压将无法保证另一路电磁阀的正常打开。

本文的课题背景中，柴油高压共轨转子机前后双缸分别配备双喷油器，即引燃喷油器和主喷油器分别独立控制，且两路喷油器在部分工作中喷油时序重叠。

高速电磁开关阀的研究与应用施光林,钟廷修(上海交通大学机电控制研究所,200030)摘要:本文介绍了高速电磁开关阀的研究现状和两个典型的应用实例,并对高速电磁开关阀今后的研究与开发前景进行了展望。

关键词:高速电磁开关阀;研究现状;响应时间;电控燃油喷射;防抱制动装置0 引言进入二十世纪八十年代以来,由于人们对高频响、抗污染能力强、成本低廉的电液控制系统的日益新需求,特别是由于汽车工业的蓬勃发展,包括汽车发动机电控燃油喷射、车身悬架控制、车轮防抱制动装置、以及离合器自动操纵等在内的众多新技术,都是采用高速电磁开关阀这一数字式控制元件作为电子计算机与被控对象间的联系桥梁,从而使得人们能够直接利用电子计算机来完成对被控对象的控制任务。

正因为如此,近二十多年来对高速电磁开关阀的理论与应用研究也就越来越得到人们的重视,并首先在少数工业发达国家得到了优先开展。

顾名思义,高速电磁开关阀是借助于控制电磁铁所产生的吸力,使得阀芯高速正、反向运动,从而实现液流在阀口处的交替通、断功能的电液控制元件。

高速响应能力是高速电磁开关阀应具备的最重要的特性。

目前大多数高速电磁开关阀的响应时间一般在几ms和几十ms之间,而响应时间小于1ms的高速电磁开关阀产品还只在日本、美国、德国和英国等少数国家有报道。

在我国有关高速电磁开关阀的研究始于二十世纪八十年代后期,到目前为止,还不曾有响应时间不大于1ms的高速电磁开关阀产品的报道。

本文旨在介绍高速电磁开关阀的国内外研究现状和两个典型的应用实例,并对我国高速电磁开关阀今后的研究与开发前景进行展望。

1 国内外研究现状自二十世纪七十年代末起,英国Lucas公司的A.H.Seilly率先开始了高速电磁开关阀的研究,并开发出两种特殊结构的高速电磁开关阀,即Helenoid阀 1 和Colenoid阀 2 。

Helenoid阀的电磁铁为螺管形结构,而Colenoid阀的电磁铁则为圆锥形结构。

这两种高速电磁开关阀的共同特点就是通过采用特殊结构形状的电磁铁,克服了传统电磁开关阀 电磁作用力越大衔铁加速度反而越小 的矛盾,使得当阀芯行程小于1m m时,阀的响应时间不大于1ms。

东南大学博士学位论文柴油机高压共轨燃油系统——高速电磁阀的控制及其测试系统研究与开发姓名:张靖申请学位级别:博士专业:精密仪器及机械指导教师:翟羽健20030501东南大学博士学位论文摘要作为满足柴油机排放、节能和提高性能的重要途径,柴油机电子控制技术已成为当前柴油机技术的重要发展领域。

其中,高压共轨式柴油机电控燃油系统就是当前研究的新技术之一。

共轨式燃油系统是最近十几年来发展起来的新型燃油系统,其喷油压力与喷油量无关,也不受发动机负荷和转速的影响,能根据要求任意改变压力水平,使NOx和颗粒排放都大大降低。

在柴油机的喷射控制中,高速强力电磁阀作为系统的执行元件是关键性器件,共轨式燃油系统通过高速电磁阎实现对柴油机的预喷油量、主喷油量、预喷闻隔、喷油正时和喷油速率等参数的精确柔性控制,高速电磁阀的特性直接影响燃油喷射系统的主要性能指标。

本文结合一汽集团柴油机高压共轨喷油系统的研究课题,针对喷油器高速强力电磁阀及其控制技术进行了研究,取得了具有实用价值的成果和技术数据,开发了相应的驱动器及测试设备,并投入使用。

(1从工程应用和控制的角度建立了具实用价值的高速电磁阀静态及动态数学模型,电磁阀静态模型对电磁阀的结构、工作机理和参数设计具有指导意义;电磁阎动态模型对高速电磁阀的动态特性及其驱动器研制具有指导意义。

(2针对高压共轨喷油器电磁阎的工作性质和环境特点,研制开发了具有多种参数调节、可实现最佳电磁阀驱动波形的驱动器,提出了适用于汽车发动机环境条件下的电磁阀驱动器智能控制方案,提高了驱动器的稳定性和适应性;提出了升压放电配合功率吸收提高电磁能充放速度的技术方法,解决了高速电磁阀开关过程中电磁能快速加载和卸载的技术问题,使驱动器在有效提高电磁阀开关速度的同时,不降低自身的效率。

(3为能准确得到电磁阀的定量参数,以及为电磁阀的设计和控制提供依据和参数评定,研制了电磁阀静态特性测试系统。

介绍了系统的结构、原理及数据采集方案,提出了在输出电流大范围调整时保证脉冲电流发生器电流输出精度的技术方法。