2D伺服閥步進(jìn)電機(jī)式電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器控制研究 ①

黃鐵隆 李 勝 阮 健 陳滋凱

(特種裝備制造與先進(jìn)加工技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(浙江工業(yè)大學(xué)) 杭州 310014)

0 引 言

隨著我國現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，電液伺服控制系統(tǒng)在汽車動力、工程機(jī)械、能源勘測、工業(yè)生產(chǎn)、精密加工[1-3]等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其中，具有機(jī)-電轉(zhuǎn)換和信號放大作用的電液伺服閥對系統(tǒng)的性能起著決定性的影響。近年來，一種集先導(dǎo)控制和功率放大于一體的2D伺服閥得到了業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。相對其他伺服閥，該機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、抗污染能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)[4-5]，廣泛適用于航空航天等對功率密度要求較高的工作場合。

電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器作為伺服閥的核心組成部分，其靜動態(tài)特性的優(yōu)劣，直接影響著電液伺服閥的性能。傳統(tǒng)電液伺服閥的頻寬主要由電-機(jī)轉(zhuǎn)換器的響應(yīng)速度所限制，在負(fù)載恒定的情況下，通常只能達(dá)到電-機(jī)轉(zhuǎn)換器固有頻率的0.2倍左右[6]。因此，提高電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的頻響和帶載能力是提高電液伺服閥性能的前提。為此，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量相關(guān)研究。目前，對電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的改進(jìn)主要分為優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、改善控制算法及應(yīng)用新型材料等[7]。Nezamabadi等人[8]提出了一種新的旋轉(zhuǎn)線性混合動作開關(guān)磁阻電動機(jī)(switched reluctance motor, SRM)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)后得出新型電機(jī)在同等體積下扭矩提升23%。高春甫和曲興田等人[9-10]研制了一種壓電驅(qū)動的伺服閥用電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示其線性度好、滯環(huán)小、響應(yīng)快，具有較好的動靜態(tài)特性。Yao等人……