Influence of hydraulic digital valve design and control method on hydraulic cylinder positioning

Konstrukcijska zasnova hidravličnih digitalnih ventilov, to je število preklopnih ventilov, njihova nazivna velikost in dinamične karakteristike, močno vplivajo na obnašanje hidravličnih sistemov. Omenjena problematika je obravnavana v magistrski nalogi kjer smo uporabili analitične in numerične pristope za karakterizacijo hidravličnega sistema krmiljenega s hidravličnim digitalnim ventilom pri pozicijski regulaciji. V prvem delu naloge je opisana zasnova hidravličnih digitalnih ventilov in osnovni gradniki, to so preklopni ventili. Predstavljene so značilnosti, statične in dinamične lastnosti, ki jih lahko dosežemo z uporabo različnih aktuatorjev preklopnih ventilov. Nadalje naloga obravnava različne krmilne metode, ki hkrati določajo strukturo hidravličnega digitalnega ventila. Podrobneje obravnavamo binarno metodo, pulzno številčno metodo in kombinacijo binarne in pulzno številčne metode. Osrednji del naloge zajema hidravlični sistem krmiljen z digitalnim ventilom za katerega smo razvili simulacijski model. Izvedli smo simulacijsko analizo pozicijske regulacije pomika hidravličnega valja pri različnih pozicijskih korakih in z uporabo različnih konfiguracij digitalnega ventila. Podrobneje smo analizirali velikost in odzivnost preklopnih ventilov ter parametre krmilnih metod na obnašanje in odzivnost hidravličnega sistema. V zaključnem delu naloge smo analizirali vpliv uporabe enobatničnega in dvobatničnega valja na obnašanje hidravličnega sistema. Rezultati simulacij in glavne ugotovitve so zapisani v zaključkih.The design of hydraulic digital valves, which is the number of on/off valves, their size and dynamical characteristic, strongly influence the behavior of hydraulic systems. This issue is discussed in the master’s paper, where we used analytical and numerical methods for the characterization of the hydraulic system controlled by a hydraulic digital valve in positioning control. The first part of the paper describes the design of digital valves and their basic components which are on/off valves. The characteristics, static and dynamic properties, which are achievable with the use of different actuators of on/off valves. Furthermore the paper deals with different control methods, which simultaneously determine the structure of the hydraulic digital valve. The binary method, pulse number modulation and the combination of the both is examined in detail. The central part of the paper includes the hydraulic system controlled with a digital valve, for which we have developed a simulation model. We performed a simulation analysis of the positioning of the hydraulic cylinder by using different positioning steps and different digital valve configurations. In detail we analyzed the influence of size and responsiveness of on/off valves and the parameters of control methods on the behavior and responsiveness of the hydraulic system. In the final part of the paper we analyzed the influence of the use of single-piston and double-piston cylinders on the behavior of the hydraulic system The simulation results and main findings are written in the conclusion