意大利CAMOZZI康茂胜电磁阀应用分析
近年来，直动式电磁阀以其结构简单、体积小巧、响应速度快、稳定性好等性能越来越多地应用到了航天、航空、石化等各种控制系统。作为控制系统的开关执行元件，在系统工作时，电磁阀要进行多次重复启动和脉冲工作，因此对电磁阀准确的开关时间的把握是至关重要的。

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本设计通过对电磁阀模型进行了分析，掌握电磁阀的启闭工作特性，采用非接触式感应线圈测磁法对电磁阀动作时产生的微弱电磁信号进行A/D采集并进行了分析。由于电磁阀动作快，采集量大，同时产生的电磁信号很微弱，为便于采集，在A/D采集前用仪表放大器INA118对其进行放大，再用A/D采集板进行大量的数据采集。而受到周围环境和采集系统自身带来的电磁的干扰较大，带来不可避免的噪声，在放大采集有用信号的同时也将噪声进行了放大和采集。由于电磁阀开关动作时间短暂，用采集的带噪声的信号，对电磁阀开关时间的精确判断会造成较大的误差。为了确定电磁阀准确的开启和关断时间点，需对电磁线圈传感器采集放大的信号进行数字信号处理，本设计通过分析研究与对比多种自适应滤波算法，设计基于归一化LMS算法的自适应滤波器对信号进行噪声消除。 本文介绍了自适应滤波器的基本原理，结构和应用。对自适应算法中的zui小均方算法进行了深入研究，具体分析了他们的收敛特性及各参数对算法性能的影响，并对算法的性能进行比较。应用MATLAB软件，
电磁阀的高速响应特性是精确控制喷油正时、喷油持续期以及实现多次喷射规律的关键；电磁阀流通能力是保证柴油机不同工况循环喷油量的关键。然而电磁阀的流通能力和响应速度往往是相互矛盾，提高流通能力需要增大阀口中径或阀芯行程，这将导致响应速度的降低。
为满足电控喷油器燃油喷射控制要求，电磁阀设计相关的主要研究工作及结论如下： 1.以低速二冲程柴油机电控液力增压式喷油器的燃油喷射控制为目标，通过电磁阀的流通能力计算，确定了电磁阀的阀口中径和行程；通过电磁阀的响应速度计算，确定了电磁阀电磁力的大小；根据行程及电磁力需求，通过磁路计算确定了电磁铁的结构参数，完成了电磁阀的初步设计。 2.运用Maxwell电磁有限元分析软件，建立了电磁铁的有限元模型；通过静磁场参数化分析，研究了电磁铁铁心材料、极柱数、外径、磁轭厚度和衔铁厚度等参数对电磁力的影响，优化了电磁铁的各结构参数；设置了电磁铁的激励电路和负载，以柴油机单次循环喷油的脉宽对电磁铁进行了瞬态磁场仿真，研究电磁铁的开关响应特性，分析了铁心涡流效应对磁感应强度分布的影响。 3.在AMESim软件平台建立了电磁阀的动态仿真模型，实现了电磁铁、H桥驱动电路和阀芯的动态耦合；通过电磁阀动态仿真，分析了电磁阀工作过程中驱动电流、电磁力、阀芯位移、阀口液体流动、控制腔压力及泄漏流量的耦合关系；以电磁阀响应速度为目标，通过动态仿真，优化了阀芯结构尺寸。 4.通过电磁阀的动态特性分析，确定了开启电流值为50A和维持电流值为4A，在200bar~300bar工作压力内电磁阀开启响应时间小于1ms，关闭响应时间小于2ms，电磁阀单次开启的zui小脉宽小于1ms，多次开启的zui小时间间隔小于2ms。电磁阀动态响应和工作频率均满足燃油喷射控制要求。

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对自适应算法在噪声对消中的应用进行了仿真研究，针对各类不同参数和不同输入信号，分析比较了各种情况下的滤波器收敛速度、稳态误差和各算法的优缺点；并完成了对采集微弱电磁信号时产生的噪声干扰的有效消除，达到了对电磁阀开启和关闭的精确时间的估计。