Amesim射流管流量控制伺服阀仿真案例

       

       

       

       

       

伺服阀（图1）是一种电子操作的两级装置。这些阀门主要用于位置、力和速度的闭环控制。该阀由两个级组成：

• 第1级采用磁力矩马达和射流管/喷嘴型设计
• 第2级包含精密研磨的四通控制阀芯和反馈系统，反馈系统可以是机械式或电气式

第1级是由伺服放大器电子控制的先导阀。射流管/喷嘴结构起到液压放大器的作用。力矩马达的电枢在电流作用下从中立位置偏转，从而使射流管在两个节流孔之间产生偏移。射流管位置的变化导致相对于两个固定节流孔的流通面积变化，从而产生压差。由于压差效应，控制阀芯（第2级）发生位移并持续移动直到两侧压力再次平衡。因此，阀芯在阀套内的行程与电子伺服放大器的输入电流成正比。

力矩马达：

文献给出了力矩的近似计算公式。假设仅气隙磁阻起主要作用，则马达产生的扭矩为：

其中l表示电枢长度，μ0为真空磁导率，S为磁极面积，x为电枢在气隙中的位移，e为初始气隙，E0为磁铁的磁动势，N为线圈匝数，i为马达电流。

为考虑磁极部分和电枢的磁阻以及材料饱和效应，使用机电库中的基本元件如下图所示：

通过该模型还可以观察磁滞效应或涡流损耗对力矩马达整体性能的影响。

流量特性

流量增益是指控制流量相对于输入电流曲线在任意特定点或工作区域的斜率。由于阀的非线性特性，增量流量增益可能随工作点不同而变化。

通过批处理运行，可以构建下图所示的流量特性曲线。这些曲线显示出良好的线性度和低迟滞特性（仅由系统动态引起）。生产公差的影响也可以在该模型上观察到。

图4：流量特性曲线