電気の静的および動的特性の解析

Scientific Reports volume 13、記事番号: 15553 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

この研究では、ロータリーダイレクトドライブ電気油圧サーボバルブ（RDDPV）の構造と動作原理を包括的に調査します。 私たちの目的は、モーター、スライドバルブ、バルブのバイアス機構を支配する力学方程式を確立することです。 さらに、コントローラー モデルの線形化を確保しながら、サーボ バルブ コントローラーの数学的モデルを構築します。 さらに、直線性、デッドゾーン、ヒステリシスループ、ゼロドリフトなどのバルブの静特性を詳細に分析します。 動的特性に関しては、RDDPV バルブの動的数学モデルを確立します。 次に、制御電流を入力、圧力を出力として、周波数応答と動的応答に着目したサーボバルブの解析を行います。 これらの解析を実行するには、動的シミュレーションを容易にする MATLAB のソフトウェア パッケージ SIMULINK を使用します。 注目すべきことに、シミュレーション結果はバルブが設計要件に適合していることを示しており、その後の研究開発への適合性を強調しています。 厳格な調査を通じて、当社はバルブの研究開発の次の段階に不可欠な技術サポートを提供し、バルブのさらなる進歩に向けた強固な基盤を築きます。

回転式ダイレクトドライブ電気油圧制御サーボバルブ（以下、RDDPV）1,2 は、トルクモータの回転運動を偏心駆動機構を介してパワースプールの直線運動に変換し、絞り面積比を変化させます。オイル入口窓と戻り窓、および対応する負荷圧力を出力します。 サーボ制御は、モーターの位置と出力圧力の閉ループ電気フィードバックによって実現されます。 Klarecki は、電気油圧サーボ システムの動的特性に対する電子コントローラーのパラメーターの影響を分析しました。 関連する中国の研究としては、Songjing ら 4 がトルクモータの振動騒音を研究しており、その研究では作動隙間に磁性流体を添加することでトルクモータの自励振動を抑制している。 現在のところ、回転ダイレクトドライブ電気油圧サーボバルブの動特性に関する研究は比較的少ない。

航空機エンジン制御などの狭いサーボ制御システムへの統合を促進するためにサイズをさらに縮小するという緊急の課題に応えて、国内外でモーター構成、スライドバルブの動き、および機械的駆動インターフェースの改善を目指した継続的な取り組みが行われています5。 特に、1966 年に IBM がボイス コイル モーター 6 を開発し、その後パーカーなどの企業が油圧スライド バルブの直接駆動に応用できるようになりました。 さらに、高いエネルギー密度と出力力で知られる圧電セラミックが、ダイレクトドライブバルブに徐々に統合されています。 圧電セラミックスの限られた出力変位に対処するために、Beihang はコンパクトな油圧変位増幅構造を提案し、限られたスペースでスライドバルブのストロークを大幅に向上させ、それによってダイレクトドライブバルブの制御流量と応答周波数を強化しました7。

さらに、スライドバルブの回転運動により絞りポート径を制御することで、スプール運動時の流体力を効果的に低減するロータリーバルブ型ダイレクトドライブバルブを提案した研究8もある。 別の開発として、浙江理工大学は、ステッピング モーターで駆動されてスライド バルブを回転させる高速応答 2D バルブを導入しました。 高圧穴と低圧穴は、スプール肩部の螺旋溝とともに油圧抵抗のハーフブリッジを形成し、スライドバルブの水平位置の正確なサーボ制御を可能にします9。 現在ミサイルサーボ制御に採用されている2Dバルブのスプール駆動が、同じ油圧を備えた従来の2段バルブと同じ構成に従っていることは注目に値します。 そのため、応答周波数やゼロ特性は、供給油圧や温度などの外部要因の変化によりドリフトしやすくなります。