전기의 정적, 동적 특성 분석

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 15553(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

본 연구에서는 RDDPV(Rotary Direct Drive Electro-Hydraulic Pressure Servo Valve)의 구조와 작동원리를 종합적으로 연구한다. 우리의 목표는 모터, 슬라이드 밸브 및 밸브의 바이어스 메커니즘을 지배하는 역학 방정식을 확립하는 것입니다. 또한 컨트롤러 모델의 선형화를 보장하면서 서보 밸브 컨트롤러에 대한 수학적 모델을 구축합니다. 또한 선형성, 데드존, 히스테리시스 루프, 제로 드리프트 등 밸브의 정적 특성에 대한 심층 분석을 수행합니다. 동적 특성과 관련하여 RDDPV 밸브의 동적 수학적 모델을 설정합니다. 그 후, 제어 전류를 입력으로, 압력을 출력으로 사용하여 주파수 응답과 동적 응답에 중점을 두고 서보 밸브를 해석합니다. 이러한 분석을 수행하기 위해 우리는 MATLAB의 소프트웨어 패키지 SIMULINK를 사용하여 동적 시뮬레이션을 촉진합니다. 놀랍게도 시뮬레이션 결과는 밸브가 설계 요구 사항에 부합함을 보여 후속 연구 개발 노력에 대한 적합성을 강조합니다. 우리는 엄격한 조사를 통해 향후 밸브 연구 개발 단계에 필수적인 기술 지원을 제공함으로써 밸브의 추가 발전을 위한 견고한 기반을 마련합니다.

회전 직접 구동 전기 유압식 압력 제어 서보 밸브(이하 RDDPV)1,2는 편심 구동 메커니즘을 통해 토크 모터의 회전 운동을 파워 스풀의 선형 운동으로 변환하여 스로틀링 면적 비율을 변경합니다. 오일 입구 및 복귀 창, 해당 부하 압력 출력; 서보 제어는 모터 위치와 출력 압력의 폐쇄 루프 전기 피드백을 통해 달성됩니다. Klarecki는 전기 유압식 서보 시스템3의 동적 특성에 대한 전자 컨트롤러 매개변수의 영향을 분석했습니다. 중국의 관련 연구와 관련하여 Songjing et al.4은 토크 모터의 진동 소음을 연구했으며, 그들의 연구에서는 작업 간격에 자성유체를 추가하여 토크 모터의 자려 진동을 억제했습니다. 현재 회전식 직접 구동 전기 유압식 압력 서보 밸브의 동적 특성에 대한 연구는 상대적으로 적습니다.

항공기 엔진 제어와 같은 좁은 서보 제어 시스템 내 통합을 촉진하기 위해 크기를 더욱 줄여야 한다는 요구에 부응하여 국내 및 국제적으로 지속적인 노력을 기울여 모터 구성, 슬라이드 밸브 이동 및 기계식 드라이브 인터페이스를 개선하려고 노력해 왔습니다5. 특히 1966년 IBM은 보이스 코일 모터6를 개척했으며 이후 Parker와 같은 회사의 유압 슬라이드 밸브 직접 구동에 적용할 수 있게 되었습니다. 또한, 높은 에너지 밀도와 힘 출력으로 유명한 압전 세라믹이 직접 구동 밸브에 점진적으로 통합되었습니다. 압전 세라믹의 제한된 출력 변위를 해결하기 위해 Beihang은 소형 유압 변위 증폭 구조를 제안하여 제한된 공간에서 슬라이드 밸브 스트로크를 크게 향상시켜 직접 구동 밸브7의 제어 유량과 응답 빈도를 높였습니다.

또 다른 혁신은 슬라이드 밸브의 회전 운동을 통해 스로틀 포트 크기를 제어함으로써 스풀 운동 중에 유체역학적 힘을 효과적으로 감소시키는 회전 밸브 유형 직접 구동 밸브를 제안하는 연구8에 의해 도입되었습니다. 별도의 개발에서 Zhejiang University of Technology는 슬라이드 밸브를 회전시키기 위해 스테퍼 모터로 구동되는 빠른 응답 2D 밸브를 ​​도입했습니다. 스풀 숄더의 나선형 홈과 함께 고압 및 저압 구멍이 유압 저항 하프 브리지를 형성하여 슬라이드 밸브의 수평 위치9에 대한 정밀한 서보 제어를 가능하게 합니다. 현재 미사일 서보 제어에 사용되는 2D 밸브의 스풀 구동은 동일한 유압을 갖는 기존의 2단 밸브와 동일한 구성을 따른다는 점이 주목할 만합니다. 결과적으로 응답주파수 및 영점특성은 급유압력, 온도 등 외부 요인의 변화로 인한 드리프트에 취약합니다.