基于能量回收原理的高速电磁阀仿真与试验研究

为了解决螺线管电磁阀开启响应和关闭响应难以同步提高的问题,提出一种基于能量回收原理的高速电磁阀,通过特殊的高刚度回复片弹簧及其与衔铁顶杆的微小间隙设计,实现了密封力与回复力的解耦,在不影响开启过程的情况下将衔铁动能转化为加速关闭的弹性势能。在分析了高速电磁阀工作原理基础上,利用Ansoft Maxwell软件对其瞬态特性进行了仿真分析,并对不同结构参数电磁阀的开关响应特性进行了对比试验研究。试验结果表明,高刚度回复弹簧及其间隙δ的存在将高速电磁阀的关闭时间缩短了6ms左右,而开启时间仅延长了0.3ms,开关时间均可控制在5ms以内并且具有100万次以上的开关寿命。     

燃油电磁阀电磁铁的环境温度影响特性仿真

为研究环境温度对燃油电磁阀电磁铁驱动性能的影响,基于电磁阀工作原理和执行机构作动特性等关系,建立了热环境下电磁阀的数学模型,通过温度与磁场特性分析确定了对温度最敏感的关键功能部件为电磁线圈。利用有限元软件Ansoft Maxwell对由线圈和衔铁构成的电-机械转换器进行了数值模拟,得到了不同环境温度下电磁铁磁感应强度分布及系统关键响应指标,研究了阀启闭过程的静态和动态特性。分析了在额定工作状态下环境温度对电磁铁磁场分布和响应特性的影响,获得了不同环境温度下的线圈电流、电磁力、衔铁速度及位移的变化和响应规律。结果表明：环境温度升高引起线圈材料电阻变大,进而导致线圈电流和电磁力减小,最终缩短了电磁阀启闭时间,也易导致在同样驱动电压下电磁阀无法开启。     

航空高速电磁阀驱动器的设计

对航空发动机的高速电磁阀维修后,需要进行测试试验。根据电磁阀的特性,需要驱动脉冲具有特殊的波形。设计采用单片机和高速开关电路产生所需要的波形,利用场效应管栅级驱动、电压比较器与PWM实现了电磁阀的快开、快关及电流平稳控制。该驱动电路具有开关效果好、功耗低、适应范围广的优点。电磁阀的开启电流、保持电流的大小、叠加高频颤振波的峰峰值、PWM信号频率和占空比均可调节。     

AMESim仿真技术在高速电磁阀中的应用

以某型航空发动机电子控制系统中的高速电磁阀为研究对象,针对建模仿真问题进行了研究.分析了高速电磁阀工作原理,运用AMESim建模仿真平台,建立了高速电磁阀较为精确的数学模型,并对所建模型的占空比-流量特性进行仿真分析,与该型电磁阀试验数据进行比较,分析所建数学模型的精度及准确性.仿真结果表明:所建高速电磁阀数学模型的占空比-流量特性误差保持在8%以内,能够满足产品所规定的精度要求.      

电阻阵列红外景像产生器瞬态响应优化

本文综述了影响电阻阵列红外景像产生器的热导和电路驱动.为了提高瞬态响应,对电压过驱动的特性和方法作了深入的研究,证明了在正常的动态范围外,只要提供足够的驱动功率,过驱动是可行的.采用过驱动的理论推算对电阻阵单元驱动电路进行了过驱动测试.     

基于自适应模拟退火算法的航空电磁阀优化研究

电磁阀是组成航空发动机数字电子控制系统的重要部件,其响应的快速性是制约航空发动机数字电子控制系统性能的重要因素。根据某型航空电磁阀的设计原理构建了一种电磁阀数学模型,并使用设计参数及实际的试验、试车数据对所建成的航空电磁阀数学模型进行了验证。验证结果显示,所设计的电磁阀数学模型具有较高的动静态的精度,在此基础上,设计了一种基于自适应模拟退火算法的航空电磁阀优化方法,并对电磁阀的线圈匝数、阀芯质量、工作气隙的宽度和模型管直径等4个重要参数进行了优化。研究结果证实,相比于原设计方案,参数优化后的电磁阀开启响应时间缩短了50%,关闭响应时间缩短了45.4%。     

一种脉宽数字快速电磁阀驱动电路的设计

采用强激颤振电流、维持颤振电流及占空比的控制方法,设计了一种驱动电路,使电磁阀在开占空比时强激吸合后迅速降低驱动电流,降低了电磁阀的发热量,提高了电磁阀的响应速度,从而达到电磁阀对燃油流量的精确控制.在脉宽数字快速电磁阀电路设计中使用了为数不多的贴片元器件,实现了电磁阀小型化和高可靠性驱动的控制.     

电流变柔性微致动器驱动电源的研究

针对电流变柔性微致动器所用的驱动电源,在理论上探讨了采用交流或直流供电方式的特点,并以此为基础设计了驱动电源的电路结构,然后针对驱动电源的关键技术做了分析,提出了稳定性补偿方案并进行了试验研究。试验结果表明电流变微致动器的分布电容对驱动电源的动态响应有很大影响。     

一种小型高功率密度伺服驱动模块设计

针对新一代工业数控系统对交流伺服驱动控制系统提出的小型化、高功率密度的迫切需求,提出一种新型功率伺服驱动模块。该模块集栅极驱动、功率变换、信号传感、电路保护等多功能于一体。重点研究了功率开关器件MOSFET的驱动电路和过压、过流及过温保护电路,详细说明了各保护电路结构及参数的优化计算方法。试验结果表明:该伺服驱动模块具有体积小、驱动能力强、功率密度高、功耗低和可靠性高等优点。     

激光陀螺数字机抖电路优化

针对实际功率放大电路中存在的反向充电的问题,提出了双向放电的优化解决方案;针对电路中耦合电容器件导致驱动信号占空比调节范围窄的问题,提出了去除耦合电容器件,增加防共态导通保护电路的解决方案,并对优化后的电路进行了仿真和试验。结果表明,优化后的驱动电路可以解决目前存在的问题,获得更优的机抖驱动信号。     

基于直动电磁阀的气压控制系统仿真研究

基于直动电磁阀的气压控制是结构最为简单的控制系统,为确保其具有稳定、快速的控制输出,应考虑气容延时环节和电磁阀增益等影响因素。文章首先介绍了基于电磁阀的自动气压控制系统结构,分析了系统工作过程;然后在对各功能部件进行理论简化的基础上,给出系统数学模型;其次建立了基于连续系统的仿真结构,就延时环节、电磁阀增益、气源压力等影响因素进行了仿真分析。仿真结果表明,这种简单控制系统仅适用于小容积、低速、低精度气压控制系统,并需要在系统响应快速性和稳定性间进行取舍。     

电动气阀动态特性及反力因素的影响

建立了电动气阀吸动过程的数学模型并进行了动态特性的数值计算，详细分析了反力因素对电动气阀动态特性的影响。计算结果表明：该阀的衔铁在被触动后能很快地吸到最小气隙处；适当地减小压缩气的入口压力和弹簧预紧力有利于提高电动气阀的响应能力，有利于延长电动气阀的使用寿命。     

高速开关阀在起落架半主动控制中的应用研究(英文)

To select or develop an appropriate actuator is one of the key and difficult issues in the study of semi-active controlled landing gear. Performance of the actuator may directly affect the effectiveness of semi-active control. In this article, parallel high-speed solenoid valves are chosen to be the actuators for the semi-active controlled landing gear and being studied. A nonlinear high-speed solenoid valve model is developed with the consideration of magnetic saturation characteristics and verified by test. According to the design rule of keeping the peak load as small as possible while absorbing the specified shock energy, a fuzzy PD control rule is designed. By the rule controller parameters can be self-regulated. The simulation results indicate that the semi-active control based on high-speed solenoid valve can effectively improve the control performance and reduce impact load during landing.     

多循环脉冲爆震发动机工作过程中的延迟时间研究

为了提高两相脉冲爆震发动机(PDE)工作的协调性, 运用离子传感器、动态压力传感器, 对爆震燃烧的几个延迟时间以及供油电磁阀工作性能进行研究.研究表明:以汽油为燃料、空气为氧化剂的气动阀式PDE, 点火延迟时间为3.0-4.5 ms, 气动阀关闭滞后点火信号发出4.9-6.4 ms, 供油电磁阀开、关延迟分别为2.4ms和3.4 ms左右.缓燃向爆震转捩时间为3.0-3.8 ms.PDE工作频率大于20 Hz时, 电磁阀不能按设定时间工作.研究成果对PDE工作过程的协调及有效控制具有参考价值.      

双组元微型变轨发动机

介绍了本所研制的微型变轨发动机,其主要技术特点是双组元差动式电磁阀、层板喷注器、Ｃ／Ｃ推力室以及喷注器与推力室的焊接联接。试车表明,该发动机性能稳定、工作可靠,满足设计要求。     

基于SimulationX的可调静子导叶机械滞后效应系统仿真

为了解决压气机可调静子导叶(VSV)机械滞后问题,基于Simulat ionX系统仿真平台,建立了VSV调节系统仿真模型。通过仿真结果与台架试验数据对比分析,验证了模型的有效性。在此基础上,结合FMEA方法分析了不同因素对VSV角度滞后的影响程度。分析结果表明:发动机个体分散度和不同热状态之间的驱动负载、驱动能力、活门特性的差别是引发问题的主要因素,当由2种以上因素共同作用时,VSV角度的机械滞后效应增加。提出了1种新的故障模式,并通过台架试验完成了验证。     

基于非线性系统平衡流形的某型涡扇发动机建模研究

基于非线性系统平衡流形式建模理论,直接利用涡扇发动机试车数据,通过辨识计算,建立了各主要状态参数与燃油流量和高压转子转速的状态方程关系式,由此建立了某型涡扇发动机的实时动态仿真模型.并且仿真结果与试验吻合好,且其单步计算耗时较短,从而为该涡扇发动机开展实时性仿真、进一步完善发动机性能分析和改进其控制系统设计奠定了良好的基础.      

差动活塞式热气自增压系统方案研究

针对液体姿轨控发动机差动活塞式热气自增压系统,设计了间接比对式、直接比对式和电磁阀控制式等三种方案,分析了系统工作原理,建立了动态仿真模型,进行了动态特性研究,并分析了各方案技术特点。研究结果表明：间接比对式系统起动药量为2.64g,起动时间为0.688s,系统自锁时贮箱压力为7.58MPa（偏离额定值9.86%）;可预包装设计。直接比对式系统起动药量小（2.43g）,起动响应快（0.573s）,推进剂贮箱最大工作压力小（7.09MPa,2.75%）;该方案引入了阀芯杆处热滑动密封及流量调节器气液腔隔离面的热隔离防护需求,热控要求高,技术难度较大;可预包装设计。电磁阀控制式系统起动药量小（2.43g）,起动迅速（0.438s）,推进剂贮箱工作压力稳定;测控的引入有功耗需求,并增大了系统体积和质量,不能进行独立的预包装设计。