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    • 电液数字控制简介

      发布日期:2021-06-21 14:06:27

      一、电液数字控制技术的特点

      采用传统比例阀或伺服阀等模拟信号控制元件构成的系统,一般通过D/A接口实现数字控制,这是目前国内外液压与气动数字控制流行的方法。这种方法存在如下缺点:

      (1)由于控制器中存在着模拟电路,易于产生温漂和零漂,这不仅使系统易受温度变化的影响;同时,也使控制器对阀本身的非线性因素如死区、滞环等难以实现彻底补偿。

      (2)增加了D/A接口电路。

      (3)用于驱动比例阀和伺服阀的比例电磁铁和力矩马达存在着固有的磁滞现象,导致阀的外控制特性表现出2%~8%的滞环,控制特性较差。

      (4)由于结构特点所决定,比例电磁铁的磁路一般由整体式磁性材料构成,在高频信号作用下,由铁损而引起的温升较为严重。

      数字液压元件与计算机连接不需要D/A转换器,省去了模拟量控制要求各环节间的线性和连续性。与伺服阀、比例阀相比,数字液压元件具有结构简单、工艺性好、价格低廉、抗污染能力强、可在恶劣的环境下工作等优势。

      另一方面,数字元件的输出量可由脉冲频率或宽度进行高可靠性调节控制,具备抗干扰能力强,较高开环控制精度等特点。

      二、电液间接与直接数字控制技术

      用数字信号直接控制液流的压力、流量和方向的阀,称为电液数字阀(简称数字阀)。电液数字阀主要有增量式数字阀、高速开关数字阀以及阀组式数字阀和数码调节阀。电液数字阀的控制技术包括电液间接与直接数字控制技术。

      1.电液间接数字控制技术

      液压与气动间接数字控制技术的基本方法是将比例阀(或伺服阀)与控制放大器构成控制系统,一般通过D/A接口实现数字控制。这种控制方法存在的缺陷与不足是:一方面由于控制器存在模拟电路,易于产生温漂和零漂,这不仅使系统易受温度变化的影响,也使控制器对阀本身的非线性因素如死区、滞环等难以实现彻底补偿;另一方面用于驱动比例阀和伺服阀的比例电磁铁和力矩马达存在着固有的磁滞现象,导致阀的外控特性表现出2%~8%的滞环,提高了阀的成本。除此之外,由于控制器结构特点所决定,比例电磁铁的磁路一般只能由整体式磁性材料构成,在高频信号作用下,由铁损而引起温升较为严重。

      2.电液直接数字控制技术

      电液直接控制技术主要有高速开关阀的PWM控制和步进电动机直接数字控制两种方法。步进电动机的类型又有三相步进电动机和直线步进电动机之分,二者在实现对数字阀的控制上有所不同,前者需要配合适当的传动机构,后者则可直接进行直线控制。

      (1)高速开关阀的PWM控制。通过控制开关元件的通断时间比,以获得在某一段时间内流量的平均值,进而实现对下一级执行机构的控制。该控制方式具有不堵塞、抗污染能力强及结构简单的优点。但是也存在以下不足:一方面高速开关阀的PWM控制zui终表现为一种机械信号的调制,易于诱发管路中的压力脉冲和冲击,从而影响元件自身和系统寿命及工作的可靠性;另一方面元件的输入与输出之间没有严格比例关系,一般不用于开环控制。除此之外控制特性受机械调制频率不易提高的限制。

      (2)步进电动机直接数字控制。这种方法利用数字执行元件步进电动机(或者加适当的旋转一直线运动转换机构)驱动阀心实现直接数字控制。由于这类数字控制元件一般按步进的方式工作,因而常称为步进式数字阀。

      3.数字式电机械转换元件

      电液控制元件主要分为电液比例/伺服控制元件和数字控制元件两大类。前者的输出信号与输入信号之间成连续比例关系,后者接受方波信号或脉冲信号控制,其输出信号为开关状态或与输入的脉冲数呈离散比例关系。因而数字元件又可分为高速开关元件和离散式比例控制元件,离散式比例控制元件一般又分为阀组式和步进式两种。

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