Analyse des caractéristiques statiques et dynamiques de l'électro

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 15553 (2023) Citer cet article

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Dans cette étude, nous étudions de manière approfondie la structure et les principes de fonctionnement de la servovalve de pression électrohydraulique à entraînement direct rotatif (RDDPV). Notre objectif est d'établir les équations dynamiques régissant le moteur, le tiroir et le mécanisme de polarisation de la vanne. De plus, nous construisons un modèle mathématique pour le contrôleur de servovalve, tout en assurant la linéarisation du modèle de contrôleur. De plus, nous effectuons une analyse approfondie des caractéristiques statiques de la vanne, notamment la linéarité, la zone morte, la boucle d'hystérésis et la dérive zéro. Concernant les caractéristiques dynamiques, nous établissons un modèle mathématique dynamique pour la vanne RDDPV. Par la suite, nous soumettons la servovalve à une analyse en mettant l’accent sur la réponse en fréquence et la réponse dynamique, en utilisant le courant de commande comme entrée et la pression comme sortie. Pour effectuer ces analyses, nous utilisons le progiciel SIMULINK de MATLAB, facilitant les simulations dynamiques. Remarquablement, les résultats de simulation montrent la conformité de la vanne aux exigences de conception, soulignant son adéquation aux efforts de recherche et de développement ultérieurs. Grâce à notre enquête rigoureuse, nous offrons un soutien technique essentiel pour les étapes à venir de la recherche et du développement de la vanne, établissant ainsi une base solide pour son avancement ultérieur.

La servovalve de contrôle de pression électrohydraulique à entraînement direct rotatif (ci-après dénommée RDDPV)1,2 convertit le mouvement rotatif du moteur couple en mouvement linéaire de la bobine de puissance via le mécanisme d'entraînement excentrique, de manière à modifier le rapport de zone d'étranglement de les fenêtres d'entrée et de retour d'huile, et produisent la pression de charge correspondante ; La servocommande est obtenue via le retour électrique en boucle fermée de la position du moteur et de la pression de sortie. Klarecki a analysé l'influence des paramètres du contrôleur électronique sur les caractéristiques dynamiques du système d'asservissement électro-hydraulique3. En ce qui concerne les recherches connexes en Chine, Songjing et al.4 ont étudié le bruit de vibration du moteur couple et, dans leurs travaux, la vibration auto-excitée du moteur couple est supprimée en ajoutant du fluide magnétique au jeu de travail. À l'heure actuelle, il existe relativement peu de recherches sur les caractéristiques dynamiques de la servovalve de pression électrohydraulique à entraînement direct rotatif.

En réponse à l’impératif de réduire davantage la taille pour faciliter l’intégration dans des systèmes de servocommande étroits, tels que le contrôle des moteurs d’avion, des efforts continus, tant au niveau national qu’international, ont cherché à améliorer les configurations des moteurs, le mouvement des vannes coulissantes et les interfaces d’entraînement mécanique5. Notamment, en 1966, IBM a été le pionnier du moteur à bobine acoustique6, qui a ensuite trouvé une application dans l'entraînement direct de vannes à tiroir hydrauliques par des sociétés comme Parker. De plus, les céramiques piézoélectriques, réputées pour leur haute densité énergétique et leur force de sortie, ont été progressivement intégrées dans les vannes à entraînement direct. Pour répondre aux déplacements de sortie limités des céramiques piézoélectriques, Beihang a proposé une structure compacte d'amplification de déplacement hydraulique, améliorant considérablement la course du tiroir dans un espace limité, augmentant ainsi le débit de contrôle et la fréquence de réponse de la vanne à entraînement direct7.

Une autre innovation a été introduite par une étude8, proposant une vanne à entraînement direct de type vanne rotative qui réduit efficacement la force hydrodynamique pendant le mouvement du tiroir en contrôlant la taille de l'orifice du papillon via le mouvement rotatif du tiroir. Dans le cadre d'un développement distinct, l'Université de technologie du Zhejiang a introduit une vanne 2D à réponse rapide, entraînée par un moteur pas à pas pour faire tourner la vanne coulissante. Les trous haute et basse pression, ainsi que les rainures en spirale sur l'épaulement du tiroir, forment un demi-pont de résistance hydraulique, permettant un asservissement précis de la position horizontale du tiroir9. Actuellement utilisé dans la servocommande de missiles, il est à noter que l'entraînement du tiroir de la vanne 2D suit la même configuration que les vannes traditionnelles à deux étages avec la même pression hydraulique. Par conséquent, sa fréquence de réponse et ses caractéristiques nulles sont susceptibles de dériver en raison de changements de facteurs externes tels que la pression et la température d'alimentation en huile.