Tài liệu Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ trễ của van tuyến tính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VŨ THANH HOÀI NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ TRỄ CỦA VAN TUYẾN TÍNH Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử Mã số: 605268 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 6 năm 2013 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG - HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Lê Ngọc Bích Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS. TS. Nguyễn Tấn Tiến Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. Lê Thanh Hải Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TPHCM ngày 12 tháng 07 năm 2013 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ ) 1. TS. Nguyễn Văn Giáp (Chủ tịch hội đồng) 2. TS. Phùng Trí Công (Thư ký hội đồng) 3. PGS. TS. Nguyễn Tấn Tiến (Ủy viên hội đồng) 4. TS. Lê Thanh Hải (Ủy viên hội đồng) 5. TS. Nguyễn Thanh Phương (Ủy viên hội đồng) Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Vũ Thanh Hoài MSHV: 11390706 Ngày, tháng, năm sinh: 26/12/1988 Nơi sinh: Bình Phước Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ Điện Tử Mã số : 605268 I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ trễ của van tuyến tính II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu thực nghiệm các ảnh hưởng đến độ trễ của van tuyến tính III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : Ngày 02 tháng 07 năm 2012 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày 21 tháng 06 năm 2013 V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Lê Ngọc Bích Tp. HCM, ngày CÁN BỘ HƯỚNG DẪN tháng năm 2013 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành chương trình cao học và luận văn thạc sĩ, tôi đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn, góp ý rất nhiều của quý Thầy bộ môn Cơ điện tử, khoa Cơ Khí, Trường Đại học Bách Khoa TpHCM. Trước tiên, Tôi xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Lê Ngọc Bích, người Thầy đã hướng dẫn và góp ý giúp tôi hoàn thành luận văn thạc sĩ. Tôi xin cám ơn các quý Thầy tham gia giảng dạy chương trình cao học ngành Cơ điện tử, đã giúp tôi tích lũy thêm những kiến thức sâu rộng về chuyên môn. Cảm ơn Công ty Nidec Tosok Việt Nam đã hỗ trợ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện thí nghiệm và đo đạc dữ liệu. Xin cảm ơn gia đình luôn động viên và ủng hộ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Xin chân thành cảm ơn! TpHCM, ngày 21 tháng 06 năm 2013 Học viên Nguyễn Vũ Thanh Hoài TÓM TẮT LUẬN VĂN Tóm tắt: Luận văn đề xuất phương pháp đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến độ trễ của van áp suất tuyến tính thông qua điều tra thực nghiệm. Mô hình lý thuyết được xây dựng dựa trên những đánh giá ban đầu về các yếu tố ảnh hưởng đến độ trễ của van. Từ cơ sở mô hình toán tiến hành thực nghiệm đo cách ly các yếu tố ảnh hưởng và đánh giá ảnh hưởng của chúng đến độ trễ của van qua đồ thị đáp ứng. Do ảnh hưởng phức tạp của các đặc tính trễ (trễ từ, trễ đàn hồi) và đặc tính phi tuyến của van nên phương pháp nhận dạng hệ thống dựa trên kỹ thuật xấp xỉ đường cong thực nghiệm được sử dụng để mô hình hóa lực từ và độ cứng của lò xo. Kết quả mô phỏng phù hợp với dữ liệu thực nghiệm. Abstract This thesis propose assessment method of the factors affecting hysteresis of proportional pressure valve by empirical investigation. Theoretical model was based on the initial assessment of the factors affecting valve hysteresis. From the basis of mathematical models to experimentation measurement isolating the factors that influence and review their impact to valve hysteresis through valve responding. Due to the complexity of the hysteresis characteristics (magnetic hysteresis, elastic hysteresis) and nonlinear characteristics of valve, the identification method had to be based on empirical curve fitting techniques is used to model the magnetic force and stiffness of the spring. Simulation results agree well with experimental. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ trễ của van tuyến tính” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn của TS Lê Ngọc Bích. Các số liệu và kết quả thực nghiệm công bố trong luận văn được thực hiện tại công ty Nidec Tosok Việt Nam, khu chế xuất Tân Thuận. TpHCM, ngày 21 tháng 06 năm 2013 Nguyễn Vũ Thanh Hoài MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN TÓM TẮT LUẬN VĂN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................... 1 1.1. Giới thiệu hệ thống thủy lực ....................................................................... 1 1.1.1. Hệ thống thủy lực ............................................................................. 1 1.1.2. Vai trò của van điều khiển trong hệ thống thủy lực ........................... 2 1.1.3. Van tuyến tính .................................................................................. 3 1.1.4. Van áp suất tuyến tính ...................................................................... 4 1.1.5. Hiện tượng trễ của van áp suất .......................................................... 6 1.2. Tổng quan về nội dung nghiên cứu và cơ sở hình thành đề tài .................... 9 1.2.1. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài.................................................. 9 1.2.2. Vấn đề tồn tại và cơ sở hình thành đề tài......................................... 12 1.2.3. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu ..................................................... 12 1.2.4. Phương pháp giải quyết vấn đề ....................................................... 13 1.2.5. Ý nghĩa của đề tài ........................................................................... 13 1.2.6. Nội dung của đề tài ......................................................................... 14 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................. 16 2.1. Thông số làm việc của van áp suất tuyến tính ........................................... 16 2.2. Cấu tạo van áp suất tuyến tính .................................................................. 17 2.3. Nguyên lý hoạt động của van ................................................................... 20 2.4. Đánh giá ban đầu về các yếu tố ảnh hưởng đến độ trễ của van.................. 21 2.4.1. Từ hóa và khử từ ............................................................................ 22 2.4.2. Đường cong từ hóa ......................................................................... 23 2.4.3. Độ từ thẩm (Magnetic Permeability)............................................... 24 CHƯƠNG 3. MÔ HÌNH HÓA LÝ THUYẾT ................................................... 27 3.1. Phần điện từ ............................................................................................. 29 3.2. Thân van .................................................................................................. 37 3.2.1. Lực từ ............................................................................................. 38 3.2.2. Lực hồi áp ...................................................................................... 38 3.2.3. Lực lò xo và lực nén ban đầu .......................................................... 40 3.2.4. Lực ma sát ...................................................................................... 42 3.3. Mô hình tổng thể van tuyến tính ............................................................... 44 CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ .............................................. 46 4.1. Thiết lập thực nghiệm và kết quả .............................................................. 47 4.1.1. Dòng điện cấp cho van ................................................................... 48 4.1.2. Điều áp và đo đặc tính của van ....................................................... 49 4.1.3. Thực nghiệm đo chuyển vị con trượt và áp suất dầu tại cửa ra theo sự thay đổi dòng điện ......................................................................................... 53 4.1.4. Thực nghiệm đo Lực lo xo nén ban đầu ......................................... 57 4.1.5. Thực nghiệm đo độ cứng lò xo ....................................................... 59 4.1.6. Thực nghiệm đo lực từ.................................................................... 64 4.2. Đồ thị đáp ứng của van tuyến tính ............................................................ 77 4.3. Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến độ trễ của van ................................... 79 4.4. Đề xuất giải pháp...................................................................................... 80 4.4.1. Vật liệu ........................................................................................... 80 4.4.2. Bộ điều khiển dòng Dither .............................................................. 80 4.4.3. Sử dụng bộ định vị van và điều khiển hồi tiếp ................................ 80 4.4.4. Một số đề nghị khác ....................................................................... 80 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ............... 81 5.1. Kết quả đạt được ...................................................................................... 81 5.2. Các mặt hạn chế ....................................................................................... 81 5.3. Hướng phát triển của đề tài....................................................................... 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 82 PHỤ LỤC .......................................................................................................... 84 PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ..................................................................... 86 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU : Từ trường ngoài. [A/m] : Lực kháng từ. [Oe] : Cảm ứng từ, từ trường trong vật liệu. [T] : Cảm ứng từ dư. [T] : Cảm ứng từ bão hòa. [T] : Độ từ thẩm của vật liệu. [H/m] = 4 . 10−7 0 : Độ từ thẩm của chân không, không khí. [H/m] : Số vòng dây của Solenoid. [Vòng] : Tiết diện trung bình của mạch từ. [mm2] : Chiều dài trung bình của mạch từ. [mm] : Chiều dài trung bình mạch từ qua lõi sắt từ. [mm] : Chiều dài trung bình mạch từ qua khe hở không khí. [mm] : Điện áp cấp cho van. [V] , : điện áp tương ứng qua điện trở và cuộn dây.[V] : Độ tự cảm của mạch từ, phụ thuộc chuyển vị phần ứng. [H] : Sức điện động cảm ứng.[V] : Cường độ dòng điện cấp cho van. [A] : Chuyển vị của con trượt, chuyển vị của phần ứng. [mm] : Từ thông. [Wb] (, ) : Từ thông liên kết tạo ra bởi dòng điện chạy qua mạch, (là hàm theo biến dòng điện và chuyển vị của phần ứng ). [Wb] : Năng lượng cơ học. [J] : Năng lượng điện. [J] : Năng lượng từ trường. [J] : Khối lượng của con trượt [Kg] : Lực từ sinh ra bởi phần điện từ. [N] : Lực áp suất hồi tiếp. [N] : Lực lò xo. [N] : Lực nén lò xo ban đầu. [N] : Lực ma sát. [N] P_IN : Áp suất lưu chất cấp cho van. [MPa] P_OUT : Áp suất lưu chất tại cửa ra. [MPa] P_OUT : Áp suất lưu chất hồi tiếp tại cửa F/B. [MPa] , : Tiết diện cong ứng với hai bề mặt trái và phải của rãnh trong con trượt. [mm2] : Diện tích tiết diện chênh lệch giữa hai mặt , . [mm 2] : Chiều dài tự nhiên của lò xo. [mm] : Chiều dài làm việc của lò xo. [mm] : Chiều dài làm việc tối đa của lò xo. [mm] : Chiều dài làm việc tối thiểu của lò xo. [mm] ∆ : Độ biến dạng làm việc của lò xo. [mm] ∆ : Độ biến dạng ban đầu của lò xo. [mm] = (∆ ) : Hệ số độ cứng của lò xo, hàm phụ thuộc độ biến dạng lò xo. [N/mm] : Lực ma sát tĩnh. [N] : Lực ma sát khô (Coulomb). [N] : Lực ma sát nhớt (Viscous). [N] : Hệ số sát tĩnh. [N] : Vận tốc Stribeck. [m/s] : Hệ số ma sát khô. [N] : Hệ số ma sát nhớt. [Ns/m] DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Một số ứng dụng của hệ thống thủy lực..................................................... 1 Hình 1.2 Hệ thống hóa van điều khiển ..................................................................... 2 Hình 1.3 Các phương tiện tác động cho van............................................................. 3 Hình 1.4 Van tuyến tính .......................................................................................... 5 Hình 1.5 Đồ thị đặc tính của van áp suất tuyến tính ................................................. 6 Hình 1.6 Đường cong từ trễ (đường đặc tính B-H)................................................... 7 Hình 1.7 Trễ đàn hồi khi nén lò xo .......................................................................... 8 Hình 1.8 Hiện tượng trễ của van áp suất .................................................................. 9 Hình 2.1 Đặc tính áp suất theo dòng điện cấp của van ........................................... 16 Hình 2.2 Kí hiệu van ............................................................................................. 17 Hình 2.3 Bản vẽ chi tiết van áp suất tuyến tính ...................................................... 17 Hình 2.4 Cấu tạo van điện từ tuyến tính ................................................................. 18 Hình 2.5 Thiết kế của Solenoid tuyến tính ............................................................. 19 Hình 2.6 Đặc tính lực từ của Solenoid tuyến tính ................................................... 20 Hình 2.7 Khi chưa cấp dòng cho cuộn dây............................................................. 21 Hình 2.8 Khi cấp dòng cho cuộn dây ..................................................................... 21 Hình 2.9 Trật tự moment từ ở trạng thái khử từ và từ hóa ...................................... 22 Hình 2.10 Đường cong từ hóa (đường đặc tính B – H)........................................... 23 Hình 2.11 Độ từ thẩm của các vật liệu khác nhau .................................................. 25 Hình 2.12 Đường cong từ trễ của vật liệu từ cứng và vật liệu từ mềm.................... 25 Hình 3.1 Lưu đồ mô hình hóa van tuyến tính ......................................................... 27 Hình 3.2 Sơ đồ khối van áp suất tuyến tính ............................................................ 28 Hình 3.3 Mô hình Solenoid đơn giản ..................................................................... 29 Hình 3.4 Năng lượng qua cuộn dây ....................................................................... 30 Hình 3.5 Đường cong quan hệ λ − i....................................................................... 32 Hình 3.6 Từ trường của một nam châm điện điển hình .......................................... 33 Hình 3.7 Tương quan giữa mạch điện và mạch từ .................................................. 34 Hình 3.8 Mạch từ trong Solenoid tuyến tính .......................................................... 35 Hình 3.9 Sự phân bố từ thông theo các vị trí khác nhau của PLUNGER ................ 36 Hình 3.10 Thân van ............................................................................................... 37 Hình 3.11 Sơ đồ đường dầu trong thân van ............................................................ 38 Hình 3.12 Phân bố áp suất tại cửa F/B ................................................................... 39 Hình 3.13 Chiều dài lò xo ở những trạng thái khác nhau........................................ 41 Hình 3.14 Đặc tính input – output trong trường hợp có Stiction ............................. 43 Hình 4.1 Lưu đồ thực nghiệm ................................................................................ 46 Hình 4.2 Trình tự thực nghiệm .............................................................................. 47 Hình 4.3 Bộ điều khiển dòng PWM 300Hz............................................................ 48 Hình 4.4 Đồ thị điện áp – dòng điện cấp cho van ................................................... 49 Hình 4.5 Thực nghiệm đo đặc tính van .................................................................. 51 Hình 4.6 Đồ thị đặc tính van áp suất và quy cách................................................... 52 Hình 4.7 Thực nghiệm đo chuyển vị của con trượt trong quá trình làm việc .......... 53 Hình 4.8 Đặc tính áp suất của van trước và sau khi khoan lỗ trên YOKE............... 54 Hình 4.9 Dữ liệu áp suất POUT và chuyển vị của con trượt theo dòng điện.............. 55 Hình 4.10 Khoảng dịch chuyển của con trượt ........................................................ 56 Hình 4.11 Thực nghiệm đo lực nén lò xo ban đầu .................................................. 57 Hình 4.12 Thực nghiệm đo lực nén lò xo trên thân van.......................................... 58 Hình 4.13 Thực nghiệm đo độ cứng lò xo .............................................................. 60 Hình 4.14 Đồ thị kết quả đo lực khi nén và hồi phục lò xo..................................... 61 Hình 4.15 Đồ thị kết quả đo độ cứng lò xo ............................................................ 61 Hình 4.16 Đường cong xấp xỉ độ cứng lò xo khi nén và Đồ thị sai số .................... 63 Hình 4.17 Đường cong xấp xỉ độ cứng lò xo khi hồi phục và Đồ thị sai số ............ 63 Hình 4.18 Thực nghiệm đo lực từ .......................................................................... 65 Hình 4.19 Dữ liệu đo lực từ tại các mức dòng điện cố định ................................... 66 Hình 4.20 Đường cong xấp xỉ của đa thức bậc hai và phần dư ............................... 68 Hình 4.21 Đường cong xấp xỉ của đa thức bậc ba và phần dư ................................ 69 Hình 4.22 Đường cong xấp xỉ của đa thức bậc bốn và phần dư .............................. 70 Hình 4.23 Đường cong xấp xỉ của đa thức bậc năm và phần dư ............................. 71 Hình 4.24 Đường cong xấp xỉ của đa thức bậc sáu và phần dư .............................. 72 Hình 4.25 Đường cong xấp xỉ của đa thức bậc bảy và phần dư .............................. 73 Hình 4.26 Quan hệ của các hệ số p theo chiều tăng dòng điện ............................... 74 Hình 4.27 Quan hệ của các hệ số p theo chiều giảm dòng điện .............................. 75 Hình 4.28 Mô phỏng và dữ liệu thực nghiệm ......................................................... 76 Hình 4.29 Đặc tính áp suất dầu tại cửa ra và chuyển vị của con trượt .................... 77 Hình 4.30 Lực hồi áp ............................................................................................. 77 Hình 4.31 Lực lò xo............................................................................................... 78 Hình 4.32 Lực từ ................................................................................................... 78 Hình 4.33 Lực ma sát ............................................................................................ 79 Hình 4.34 Các trường hợp nên tránh trong lắp ráp lò xo ........................................ 80 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Sự tương tự giữa mạch từ và mạch điện .................................................. 34 Bảng 4.1 Bảng thông số dòng điện điều khiển cho van tuyến tính......................... 49 Bảng 4.2 Quy cách van (ngưỡng dưới và ngưỡng trên cho phép của giá trị áp ra).. 50 Bảng 4.3 Giá trị lực lò xo trong các lần thực nghiệm ............................................ 59 Bảng 4.4 Bảng hệ số p của lực từ Fmaggo theo hướng tăng chuyển vị phần ứng.... 74 Bảng 4.5 Bảng hệ số p của lực từ Fmagback theo hướng giảm chuyển vị phần ứng 75 Trang 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu hệ thống thủy lực 1.1.1. Hệ thống thủy lực Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của tự động hoá, điện tử và kỹ thuật số, kỹ thuật thuỷ lực ngày càng có ý nghĩa lớn trong các hệ thống truyền động và điều khiển. Hệ thống thuỷ lực đang có một vai trò đáng kể do có hiệu suất cao, cấu trúc hệ thống đơn giản, ổn định, độ tin cậy cao, và đặc biệt là khả năng thiết lập một hệ thống truyền động và điều khiển bất kỳ với các phần tử cấu trúc tiêu chuẩn. Hơn nữa, khả năng bố trí các phần tử linh hoạt theo không gian và sử dụng các van điều khiển có chi phí công suất nhỏ là tiền đề quan trọng cho các giải pháp truyền động hiện đại. Hệ thống nâng thủy lực Máy cắt thủy lực Máy ép thủy lực Hệ thống thủy lực trong động cơ ô tô Hình 1.1 Một số ứng dụng của hệ thống thủy lực Trang 2 1.1.2. Vai trò của van điều khiển trong hệ thống thủy lực Van là phần tử thiết yếu cho việc kiểm soát hệ thống thủy lực. Để điều khiển năng lượng cũng như công suất trên các hệ thống thủy lực cần phải sử dụng rất nhiều van khác nhau. Trong một hệ thống thủy lực, van có thể kiểm soát áp suất, lưu lượng đến một thiết bị truyền động, phân phối hoặc cho phép lượng dòng chảy qua một cơ cấu cho trước. Xu hướng trong lĩnh vực van thủy lực hiện nay là thiết kế nhỏ gọn, tiết kiệm không gian, có khả năng tương thích với các hệ thống điều khiển điện tử nhằm nâng cao hiệu suất của van. Hiện nay van thủy lực đã được sản xuất ở các dạng cấu trúc tiêu chuẩn hoá. Tương ứng với nhiệm vụ có thể chia các van thủy lực thành bốn nhóm (Hình 1.2). Hình 1.2 Hệ thống hóa van điều khiển Van điều khiển được tác động bởi nhiều kiểu khác nhau. Hình 1.3 giới thiệu các phương tiện tác động quan trọng nhất. Việc điều khiển các hệ thống thủy lực sẽ dễ dàng, chính xác và hiệu quả hơn rất nhiều nếu kết hợp hoạt động giữa năng lượng thủy lực và tín hiệu điện. Một nam châm điện với vai trò là cơ cấu tác động được nối cứng với van điều khiển. Bằng việc điều khiển tín hiệu điện cấp cho nam châm sẽ tác động tới vị trí con trượt và độ mở của van, từ đó điều khiển lưu lượng hoặc áp suất lưu chất qua van. Các van thủy lực tác động điện từ có cấu trúc đơn giản, chắc chắn và chi phi thấp. Việc sử dụng chúng tăng cường khả năng điều khiển linh hoạt và an toàn cho hệ thống. Trang 3 Hình 1.3 Các phương tiện tác động cho van Trong thực tế có hai loại nam châm điện:  Nam châm điện kiểu đóng ngắt: là một nam châm được kích thích bởi tín hiệu điện. Khi được cấp dòng và ngắt dòng, nó đẩy con trượt của van đến các vị trí đầu và cuối hành trình (tương ứng vị trí đóng và mở), không thể dừng ở vị trí trung gian. Hành trình về khi ngắt tín hiệu điện thường được thực hiện bởi lực lò xo. Loại này được dùng trong van đóng ngắt.  Nam châm điện tỷ lệ: chuyển đổi tín hiệu điện thành chuyển vị của con trượt tỷ lệ thuận với dòng cấp hoặc thành lực tác động lên con trượt tỷ lệ với dòng điện điều khiển. Loại này thường được dùng trong van tuyến tính. 1.1.3. Van tuyến tính Van tuyến tính đã tạo ra một bước tiến mới trong kỹ thuật điều khiển hệ thống thủy lực. Nó đưa kỹ thuật điều khiển từ đóng ngắt đơn giản lên một tầm công nghệ cao hơn. Hoạt động của van thủy lực được điều khiển bởi tín hiệu điện chứ không chỉ là đóng ngắt điện, cho phép van thích nghi với tính chất làm việc như thay đổi về vị trí, áp suất, lưu lượng của các cơ cấu chấp hành một cách chính xác và liên tục. Ưu điểm của bước tiến này là sự linh hoạt trong thiết kế và vận hành hệ thống cũng như giảm được sự phức tạp trong mạch thủy lực. Chính vì tính ổn định, linh hoạt và khả năng kết hợp nhiều chức năng (ví dụ kiểm soát áp suất và điều khiển hướng trong cùng một van) nên van tuyến tính ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Trang 4 So sánh van thông thường và van tuyến tính:  Van thông thường: Khi cấp điện, cuộn điện từ đẩy con trượt đi hết hành trình làm việc và khi ngắt điện con trượt trở về vị trí đầu hành trình. Van thông thường làm việc theo chế độ đóng/ngắt và tối đa nó chỉ có hai vị trí làm việc tương ứng với đóng và mở cửa van.  Van tuyến tính: tùy thuộc cường độ dòng điện cấp cho cuộn điện từ mà lực đẩy của cuộn điện từ lên con trượt sẽ khác nhau, con trượt dịch chuyển những đoạn khác nhau, dẫn đến độ mở (lưu lượng, áp suất qua van) khác nhau. Van tuyến tính dùng trong hệ thống thủy lực gồm nhiều loại khác nhau: van phân phối, van an toàn, van tiết lưu, van điều khiển áp suất, van điều khiển lưu lượng. Chức năng chung của chúng là cung cấp sự thay đổi mượt và liên tục của áp suất hoặc lưu lượng chất lưu trong đáp ứng với tín hiệu điện điều khiển. Van tuyến tính có mặt ở hầu hết các ứng dụng cần đến sự thay đổi liên tục áp suất hoặc lưu lượng, thay thế cho nhiều van điều khiển thông thường chỉ với một van duy nhất. Hệ thống van điều khiển nói chung và van tuyến tính nói riêng rất đa dạng và phong phú. Với mục tiêu là để giải quyết cho một bài toán cụ thể thì không thể nghiên cứu trên tất cả các loại van thủy lực. Do đó trong phạm vi đề tài này tập trung xem xét trên một loại van duy nhất là van tuyến tính điều khiển áp suất với lõi van dạng con trượt. 1.1.4. Van áp suất tuyến tính Hình 1.4 là hình ảnh van tuyến tính điều khiển áp suất được nghiên cứu trong phạm vi đề tài. Xét về cấu tạo, van gồm một nam châm điện tuyến tính gắn liền với thân van. Thân van gồm lõi van dạng con trượt và các cửa van ứng với đường dầu vào (IN), đường dầu ra (OUT), đường hồi tiếp (F/B) và cửa xả dầu (EXT). Lõi van dịch chuyển dọc trục trong nòng van. Tùy theo tín hiệu dòng điện cấp vào cuộn điện từ sẽ sinh ra lực từ điều khiển vị trí con trượt, ứng với lượng áp suất dầu ra. Van áp suất tuyến tính điều khiển giá trị áp suất tại cửa ra liên tục và giảm tuyến tính theo sự thay đổi tín hiệu điện đầu vào. Trang 5 Hình 1.4 Van tuyến tính Hình 1.5 là đồ thị đặc tính áp suất ra của van theo dòng điện điều khiển. Hoạt động của van được quy định bởi một số đặc tính sau:  Dải chết (Deadband): Khi có sự thay đổi của đại lượng đầu vào (dòng điện cấp) nhưng không gây ra được sự thay đổi ở biến ngõ ra (áp suất lưu chất tại cửa ra). Cần phải tăng dòng điện thêm một lượng nhất định thì áp suất cửa ra mới bắt đầu thay đổi. Dải chết là khái niệm chỉ khoảng tín hiệu đầu vào không gây được sự thay đổi ở đáp ứng đầu ra của hệ thống.  Độ phi tuyến (Nonlinearity): đường đặc tính áp suất luôn có dạng đường cong như đồ thị, gồm hai đoạn cong ở đầu và cuối quá trình, ở giữa là vùng tuyến tính. Khái niệm van tuyến tính không có ý nghĩa là giá trị ngõ ra đáp ứng tuyến tính với tín hiệu điều khiển trên toàn dải mà chỉ tuyến tính trong vùng