電液比例控制

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1、電液比例控制技術(shù)概述電液比例控制技術(shù)概述電液比例控制技術(shù)概述液壓傳動與控制技術(shù)作為動力傳動與控制技術(shù)的重要組成部分，對工業(yè)和國防領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展起到了很人的推動作用，是現(xiàn)代機(jī)械工程的基本要索和工程控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。其其宥易于實現(xiàn)直線運動、功率質(zhì)量之比大、動態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點［1］。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與工業(yè)的發(fā)展，對液壓傳動系統(tǒng)的靈敏性、穩(wěn)定性、可靠性和壽命提岀了愈來愈高的要求。電液比例控制系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊、價格低、與計算機(jī)連接方便、控制靈活、低速平穩(wěn)性能好等諸多優(yōu)點，在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用具冇重要意義。因此，將電液比例控制技術(shù)應(yīng)用于液壓傳動系統(tǒng)中，不僅可以簡化液壓控制系統(tǒng)

2、，還可以提高液壓系統(tǒng)的控制水平，更好的滿足工業(yè)耍求。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、工業(yè)發(fā)展步伐加快，以及日益嚴(yán)格的高自動化、節(jié)能、遠(yuǎn)距離傳輸和可持續(xù)發(fā)展的社會和工程需要，使得電氣控制技術(shù)在液壓系統(tǒng)屮的應(yīng)用日趨廣泛?？删幊炭刂破鳎ê喎QPLC或PC）作為電氣控制技術(shù)中的一項新技術(shù)，經(jīng)過30多年的發(fā)展，已形成完整的工業(yè)產(chǎn)品系列。它以微處理器為核心，宥機(jī)地將微型計算機(jī)技術(shù)、白動化技術(shù)及通信技術(shù)融為一體。PLC在比例液壓系統(tǒng)屮的應(yīng)用，方便和簡化了工業(yè)控制，提高了控制的自動化、集成化、一體化，符合工業(yè)發(fā)展的潮流。習(xí)慣上，人們把使用比例控制組件（含比例閥、比例控制泵及比例放大器）的液壓系統(tǒng)稱為電液比例控制系統(tǒng)。嚴(yán)格地說

3、，比例控制是實現(xiàn)組件或系統(tǒng)的被控制量（輸出）與控制量（輸入或指令）之間線性關(guān)系的技術(shù)手段，依靠這一手段耍保證輸出量的大小按確定的比例隨著輸入量的變化而變化。電液比例閥是以傳統(tǒng)的工業(yè)用液壓控制閥為基礎(chǔ)，采用模擬式電氣-機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置將電信號轉(zhuǎn)換為位移信號，連續(xù)地控制液壓系統(tǒng)屮工作介質(zhì)的壓力、方向或流量的一種液壓組件。電液比例閥工作吋，閥內(nèi)電氣-機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)輸入的電壓信號產(chǎn)生相應(yīng)動作，使工作閥閥芯產(chǎn)生位移，閥U尺、?發(fā)生改變并以此完成與輸入電壓成比例的壓力、流景輸出。閥芯位移可以以機(jī)械、液壓或電的形式進(jìn)行反饋。當(dāng)前，電液比例閥在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用［2］。1.1電液比例控制技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)

4、展比例控制技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代末，當(dāng)時，電液伺服技術(shù)己口趨完善，由于伺服閥的快速響應(yīng)及較高的控制精度，以及明顯的技術(shù)優(yōu)勢，迅速在高精度、快速響應(yīng)的領(lǐng)域屮，如航天、航空、乳鋼設(shè)備及實驗設(shè)備等屮取代了傳統(tǒng)的機(jī)電控制方式，但電液伺服閥成本高、應(yīng)用和維護(hù)條件苛刻，難以被工業(yè)界接受。在很多任務(wù)業(yè)應(yīng)用場合并不要求太高的控制精度或響應(yīng)性，而要求發(fā)展一種廉價、節(jié)能、維護(hù)方便、適應(yīng)大功率控制及具冇一定控制精度的控制技術(shù)。這種需求背景導(dǎo)致了比例技術(shù)的誕生與發(fā)展。而現(xiàn)代電子技術(shù)和測試技術(shù)的發(fā)展為工程界提供了可靠血廉價的檢測、校正技術(shù)。這些為電液比例技術(shù)的發(fā)展提供了有利的條件。電液比例控制技術(shù)從形成至今，大致

5、上可為四個階段：（1）從1967年瑞士Beringer公司生產(chǎn)KL比例復(fù)合閥，到70年代初日木油研公司申請壓力和流量兩項比例閥專利，標(biāo)志著比例技術(shù)的誕生吋期。這-階段的比例閥僅僅是將新型電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器（比例電磁鐵）用于工業(yè)液壓閥，以代替開關(guān)電磁鐵或調(diào)節(jié)手柄，閥的結(jié)構(gòu)原理和設(shè)計方法兒乎沒變，閥內(nèi)不含受控參數(shù)的反饋閉環(huán)；（2）從1975年到1980年，比例技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入第二階段。采用各種內(nèi)部反饋原理的比例組件相繼問世，耐高壓比例電磁鐵和比例放大器在技術(shù)上已經(jīng)成熟。到70年代后期比例變量泵和比例執(zhí)行器相繼出現(xiàn)，為人功率系統(tǒng)的節(jié)能奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大到閉環(huán)控制；（3）到20世紀(jì)80年代，比例

6、技術(shù)發(fā)展進(jìn)入第三階段。比例組件的設(shè)計原理進(jìn)一步完善，采用了壓力、流量、位移內(nèi)反饋、動壓反饋及電校正等手段，使閥的穩(wěn)態(tài)精度、動態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性都有Y進(jìn)一步的提高，頻寬達(dá)到3-50Hz,滯環(huán)在19/6-3%之間。除了因制造成本所限，比例閥在中位仍保留死區(qū)外，它的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性均己和工業(yè)伺服閥無異。另一項重大進(jìn)展是，比例技術(shù)幵始和插裝閥相結(jié)合，己幵發(fā)出各種不同功能和規(guī)格的二通、三通型比例插裝閥，形成了電液比例插裝技術(shù)。同時，由于傳感器和電子器件的小型化，還出現(xiàn)了電液一體化的比例組件，電液比例技術(shù)逐步形成Y80年代的集成化趨勢。第三個值得指出的進(jìn)展是電液比例容積組件，各類比例控制泵和執(zhí)行組件相繼出現(xiàn)，

7、為大功率工程控制系統(tǒng)的節(jié)能提供了技術(shù)基礎(chǔ)，而且計算機(jī)技術(shù)同液壓比例技術(shù)相結(jié)合己成為必然趨勢；（4）近年來比例閥出現(xiàn)了復(fù)合化趨勢，極大地提高了比例閥（電反饋）的工作頻寬。在基礎(chǔ)閥的基礎(chǔ)上，發(fā)展岀先導(dǎo)式電反饋比例方句閥系列，它與定差減壓閥或溢流閥的壓力補(bǔ)償功能塊組合，構(gòu)成電反饋比例方向流量復(fù)合閥，可進(jìn)一步取得與負(fù)載協(xié)調(diào)和節(jié)能效果。今天，隨著微電+技術(shù)和數(shù)學(xué)理論的發(fā)展，比例閥技術(shù)已達(dá)到比較完善的程度，已形成完整的產(chǎn)