ASCO電磁閥動態設計與研究之間有什么關聯
    ASCO電磁閥直接利用傳統的微分和差分方程建立的模型進行仿真并不能很好地反映實際系統的動態響應過程。
    本文作者提出了種基于物理建模仿真的液壓系統動態設計方法，可以比較方便反映液壓系統各元器件之間的相互影響關系。在此基礎上，以電液調節閥為研究對象，建立了電液調節閥的物理仿真模型，進行了預測動態響應分析，為電液調節閥系統的優化設計提供了參考。
    ASCO電磁閥基于物理模型的液壓系統動態設計流程如圖1所示。設計任務是做任何設計的依據，動態設計需明確系統的設計任務[6]，但這并不意味著必須確定采用哪種特定的系統，僅僅是規定所應完成的任務。工況分析主要分析設計任務中各個執行元件在工作過程中的速度、負載等的變化規律，了解其所規定的響應，通常這是所需系統響應形式的條以時間和響應幅值為坐標的時域曲線。對于擬定系統及其元器件這步則需具體選出合適的回路構成完整的系統原理圖，選取恰當的元器件并確定其主要參數。在完成系統與元器件的擬定后，建立基于AMESim平臺的物理仿真模型并進行動態響應的仿真分析，當預測響應滿足或通過參數優化能夠滿足期望響應的要求時，結束動態設計，形成終設計方案；否則，需對所擬定的系統進行修改。
    AMESim在統的平臺上可以實現包括機械、液壓、氣動、熱、電和磁等多學科域的物理建模，而且模型庫中不同物理域的模型單元都經過嚴格的測試和實驗驗證[7]。建模從元器件設計出發，既可考慮油液性質、環境溫度、摩擦等難以建模的部分，也可根據系統在制造裝配前確定的方案設置各部件的關鍵結構參數，如液壓缸缸筒的內徑、長度、活塞桿直徑等，保證仿真情況與工程實際情況地接近。
    ASCO電磁閥液壓系統原理如圖2所示。啟動液壓泵，并使二位二通電磁換向閥1的電磁鐵通電，此時整個液壓系統工作在調定的壓力下，調節溢流閥2可以改變液壓系統的工作壓力。計算機根據調節閥系統的設置，經D/A轉換，以模擬信號的形式輸出設定信號，使電液比例方向閥3工作。液壓泵輸出的壓力油路給蓄能器5充液，儲備液壓能，以備快速關閉或開啟的應急功能；另路經過電液比例方向閥3進入液壓缸9，推動活塞移動，調節閥門10打開。位移傳感器實時檢測調節閥開口量，經A/D轉換，將信號輸入計算機，經過電液調節閥控制器的處理后，又將信號輸出給電液比例方向閥。電液比例方向閥根據傳來的信號符號與大小確定調節閥執行機構的移動方向和位移量，也就是調整調節閥開口的大小。電磁換向閥6用于實現電液調節閥快速關閉或開啟的應急功能，而手動換向閥8用于實現調節閥的機械手輪降操作。
    ASCO電磁閥正常工作時，電磁換向閥1、6和手動換向閥8處于關閉狀態，蓄能器5在系統的正常工作壓力下將充滿液并保持穩定狀態。因此，建模仿真時可省略電磁換向閥1以及用于應急功能和機械手輪降操作的部件，主要分析過濾裝置、泵、溢流閥、電液比例方向閥、液壓缸以及負載之間的動態關系。圖3為應用AMESim建立的電液調節閥物理仿真模型。與調節閥執行機構剛性連接的運動部件總集中于元件M上，執行機構摩擦特性也通過M施加。除摩擦力、調節閥門的閥芯不平衡力外，其余作用于執行機構的負載通過力轉換單元F施加。
    ASCO電磁閥動態響應的仿真分析
    在傳統的液壓系統設計中，確定液壓泵的壓力規格時，需對進油管路上的壓降進行估計，然后在工作壓力中加上進油管路壓降的估計值，從而克服管路額外壓降對系統正常工作的影響。但在實際操作中，很難在設計階段對額外壓降進行的估計。圖4、5分別為根據調節閥設計階段確定的參數進行仿真后得到的調節閥開度和執行機構速度曲線。仿真中油液密度為850kg/m3，動力粘度為5.1×10-2 Pa?s，溫度為40℃，泵的流量為55L/min，液壓缸缸筒內徑為35mm，長度為1m，活塞桿直徑為15mm，元件M為20kg，粘性摩擦系數為0.2，風力系數為0.3，庫侖摩擦力為100N，靜摩擦力為150N，力轉換單元F為負2500N，調節閥門所控流體入口壓力p為2.3MPa。考慮到進油管路上的額外壓降，溢流閥開啟壓力為3.8MPa。
    ASCO電磁閥從全關到60%開度的響應時間約為0.7s，響應速度比較快，但執行機構速度在調節閥的開啟過程中始終處于變化狀態，在開啟的初期還存在個振蕩過程，難以確保調節閥的穩定調節，進而造成整個系統控制的變差。為了保證調節閥系統的穩定性，需對設計階段確定的參數進行優化。應用AMESim的批處理功能，將溢流閥的開啟壓力在3.8MPa基礎上，每次遞減0.01MPa，變化80次的情況下運行批處理仿真。經篩選，當溢流閥的開啟壓力為3.8MPa、3.6MPa、3.55MPa、3.42MPa時，調節閥開度和執行機構速度曲線分別如圖6、7中的曲線1—4所示。由圖可知，當溢流閥的開啟壓力為3.55MPa時，在保證調節閥響應速度的同時確保調節閥執行機構的穩定運行。
    從這個ASCO電磁閥可以提前預知所設計的電液調節閥系統的動態特性的優劣，如還不滿足所要求的設計指標，則可進步改進系統的設計，直滿足設計要求為止。
    ASCO電磁閥的物理仿真模型，進行了動態響應的仿真分析。基于AMESim的物理建模方式可以避免繁瑣的公式推導，使設計研究人員從數學建模中解放出來，從而更加專注于物理系統本身的設計。仿真結果表明，通過對實際物理系統的各種工作狀況進行動態仿真，除了可以確定參數匹配外，還可使各種設計缺陷在制造出具體的液壓系統前就顯現出來并得到及時的處理，從而縮短設計周期，降低制造成本。