第4章气动比例伺服控制技术及应用.docx
《第4章气动比例伺服控制技术及应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第4章气动比例伺服控制技术及应用.docx（55页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
第4章气动比例伺服控制技术及应用
第4章气动比例／伺服控制技术及应用
随着电子、材料、控制理论及传感器等科学技术的发展，气动比例／伺服控制技术得到了快速提高。
以比例／伺服控制阀为核心组成的气动比例／伺服控制系统可实现压力、流量连续变化的高精度控制，能够满足自动化设备的柔性生产要求。
气动控制系统与油压控制系统相比，最大的不同点在于空气与油压的压缩性和粘性的不同。
空气的压缩性大、粘性小，有利于构成柔软型驱动机构和实现高速运动。
相反，压缩性大会带来压力响应的滞后；粘性小意味着系统阻尼小或衰减不足，易引起系统响应的振动。
另外，由于阻尼小，系统的增益系数不可能高，系统的稳定性易受外部干扰和系统参数变化的影响，难于实现高精度控制。
过去人们一直认为气动控制系统只能用于气缸行程两端的开关控制，难于满足对位置或力连续可调的高精度控制要求。
但是，随着新型的气动比例／伺服控制阀的开发和现代控制理论的导入，气动比例／伺服控制系统的控制性能得到了极大的提高。
再加上气动系统所具有的轻量、价廉、抗电磁干扰和过载保护能力等优点，气动比例／伺服控制系统越来越受到设计者的重视，其应用领域正在不断地扩大。
4.1气动比例／伺服控制阀
比例控制阀与伺服控制阀的区别并不明显，但比例控制阀消耗的电流大、响应慢、精度低、价廉和抗污染能力强；而伺服阀则相反。
再者，比例控制阀适用于开环控制，而伺服控制阀则适用于闭环控制。
由于比例／伺服控制阀正处于不断地开发和完善中，新类型较多。
4.1.1比例控制阀
气动比例控制阀能够通过控制输入信号（电压或电流），实现对输出信号（压力或流量）的连续成比例控制。
按输出信号的不同，可分为比例压力阀和比例流量阀两大类。
其中比例压力阀按所使用的电控驱动装置的不同，又有喷咀挡板型和比例电磁铁型之分。
其分类如图4-1所示。
图4-1气动比例控制阀的类型
1比例压力阀
（1）喷咀挡板型。
喷咀挡板型比例压力阀的主阀结构和工作原理与先导式减压阀相似，都是调整、控制二次输出压力。
所不同的是前者用电控调压装置来代替后者的手动调压装置，即用先导压力来代替调压弹簧。
具体来讲，就是利用电控驱动装置来调节挡板与喷咀之问的距离，改变作用在膜片上腔的背压，使主阀芯在新的位置上达到平衡，从而得到一个与输入信号成比例的输出压力。
按档板驱动机构的不同又有力马达驱动型和压电晶片驱动型之分。
力马达主要由定磁铁和动线圈构成，由动线圈输出直线位移。
在力马达驱动型比例阀中，把动线圈与挡板直接相连。
靠动线圈中产生的与输入信号成比例的力，来推动挡板移动。
力矩马达驱动型的特点：
小电流（20mA），不需专用的控制器。
精度为±1.5％FS，响应速度为0.6s。
适用于中等控制精度和响应速度的应用场合。
压电晶片驱动型是利用压电晶片输出的位移能随着控制电压而变化的特性，把压电晶片与挡板直接相连。
并内藏二次压检测传感器，构成二次压的局部负反馈控制。
压电晶片驱动型的特点：
由于在内部采用了压力负反馈控制方式，控制精度（±0.5％FS）、滞环小，但响应速度慢（1.5s）。
适用于高控制精度要求的应用场合。
（2）比例电磁铁型
把比例电磁铁作为电控驱动装置，其主阀结构与普通电磁换向阀相似。
所不同的是作用在阀芯上的力，阀芯一端的作用力为比例电磁铁的吸力F1，另一端为二次压力F2。
依靠两力的差来推动阀芯移动，从而调整二次压力值，直到达到设定值。
其动作原理如图3所示。
在图4-2中，当F1F2时，P口与A妇接通供气，提高二次压力；当F1=F2，即二次压力达到设定值时，控制开口关闭。
其特点为：
由于是直动式，响应速度快（0.1～0.2s），但控制精度低（±1.5～2.5％FS）；比例线圈所需的驱动电流大（0.8～lA），再者为了提高精度，需向阀芯施加颤振信号，故需专用的控制器，由各生产厂家提供，适用于高响应速度，中等精度要求的应用场合。
图4-3为比例电磁铁型压力比例阀的电流一压力特性。
图4-2比例电磁铁型比例压力阀的动作原理
图4-3比例电磁铁型压力比例阀的电流一压力特性
气控比例压力阀是一种比例元件，阀的输出压力与信号压力成比例，图4-4为比例压力阀的结构原理。
当有输入信号压力时，膜片6变形，推动硬芯使主阀芯2向下运动，打开主阀口，气源压力经过主阀芯节流后形成输出压力。
膜片5起反馈作用，并使输出压力信号与信号压力之间保持比例。
当输出压力小于信号压力时，膜片组向下运动。
使主阀口开大，输出压力增大。
当输出压力大于信号压力时，膜片6向上运动，溢流阀芯3开启，多余的气体排至大气。
调节针阀7的作用是使输出压力的一部分加到信号压力腔．形成正反馈，增加阀的工作稳定性。
图4-4气控比例压力阀
1弹簧2阀芯3溢流阀芯4阀座5输出压力膜片8控制压力膜片7调节针阀
图4-5所示为喷嘴挡板式电控比例压力阀。
它由动圈式比例电磁铁、喷嘴档板放大器、气控比例压力阀三部分组成，比例电磁铁由永久磁铁l0、线圈9和片簧8构成。
当电流输入时，线圈9带动档板7产生微量位移，改变其与喷嘴6之间的距离，使喷嘴6的背压改变。
膜片组4为比例压力阀的信号膜片及输出压力反馈膜片。
背压的变化通过膜片4控制阀芯2的位置，从而控制输出压力。
喷嘴6的压缩空气由气源节流阀5供给。
图4-5电控比例压力阀
1弹簧2阀芯3溢流口4膜片组5节流阀6喷嘴7挡板8簧片9线圈10磁铁
2比例流量阀
比例流量阀是通过控制比例电磁铁线圈中的电流来改变阀芯的开度（有效断面积），实现对输出流量的连续成比例控制。
其外观和结构与压力型相似。
所不同的是压力型的阀芯具自调压特性，靠二次压力与比例电磁力相平衡，来调节二次压力的大小；而流量型的阀芯具有节流特性，靠弹簧力与比例电磁力相平衡，来凋节流量的大小和流通方向按通数的不同，比例流量阀叉有二通与=通之分。
其动作原理如图4-6所示。
在图4-6中，依靠与F2的平衡，来改变阀芯的开口面积和位置。
随着输入电流的变化，三通阀的阀芯按①﹣②﹣③的顺序移动，二通阀的阀芯刚按②﹣③的顺序移动。
比例流量阀主要应用于气缸或气马达的位置或速度控制。
图4-6比例电磁铁型比例流量阀的动作原理
4.1.2伺服控制阀
气动伺服阀的工作原理与气动比例阀类似，它也是通过改变输入信号来对输出信号的参数进行连续、成比例的控制。
与电液比例控制阀相比，除了在结构上有差异外，主要在于伺服阀具有很高的动态响应和静态性能。
但其价格较贵，使用维护较为困难。
气动伺服阀的控制信号均为电信号，故又称电一气伺服阀。
是一种将电信号转换成气压信号的电气转换装置。
它是电一气伺服系统中的核心部件。
图4-7为力反馈式电一气伺服阀结构原理图。
其中第一级气压放大器为喷嘴挡板阀，由力矩马达控制，第二级气压放大器为滑阀。
阀芯位移通过反馈杆5转换成机械力矩反馈到力矩马达上。
其工作原理为：
当有一电流输入力矩马达控制线圈时，力矩马达产生电磁力矩，使挡板偏离中位（假设其向左偏转），反馈杆变形。
这时两个喷嘴档板阀的喷嘴前腔产生压力差（左腔高于右腔），在此压力差的作用下，滑阀移动（向右），反馈杆端点随着一起移动，反馈杆进一步变形，变形产生的力矩与力矩马达的电磁力矩相平衡，使挡板停留在某个与控制电流相对应的偏转角上。
反馈杆的进一步变形使挡板被部分拉回中位，反馈杆端点对阀芯的反作用力与阀芯两端的气动力相平衡，使阀芯停留在与控制电流相对应的位移上。
这样，伺服阀就输出一个对应的流量，达到了用电流控制流量的目的。
图4-7电-气伺服阀
1节流口2过滤器3气室4补偿弹簧5反馈杆6喷嘴7挡板8线圈9支持弹簧10导磁体11磁铁
MPYE型气动伺服阀是FESTO公司于开发的一种直动式气动伺服阀，其结构如图4-8所示。
主要由力马达、阀芯位移检测传感器、控制电路、主阀等构成。
阀芯由力马达直接驱动，其位移由传感器检测，形成阀芯位移的局部负反馈，从而提高了响应速度和控制精度。
图4-8MPYE型气动伺服罔结构图
该阀为三位五通，O型中位机能。
电源电压为DC24V，输入电压为0～10V。
在图4-9的输入电压对应着不同的阀芯开口面积和位置，也即不同的流量和流动方向。
电压为5V时，阀芯出于中位；0～5V时，P口与A口相通；5～10V时，P口与B口相通。
突然停电时，结构上使阀芯返回到中位，气缸原位停止，提高了系统的安全性。
该阀具有良好的静、动态特性，如表4-1所示。
图4-9输入电压一输出流量的特性曲线
（MPYE型伺服阀，FESTO公司生产）
表4-1MPYE型气动伺服阀的主要性能指标
4.1.3气动数字控制阀
脉宽调制气动伺服控制是数字式伺服控制，采用的控制阀大多为开关式气动电磁阀，称脉宽调制伺服阀，也称气动数字阀。
脉宽调制伺服阀用在气动伺服控制系统中，实现信号的转换和放大作用。
常用的脉宽调制伺服阀的结构有四通滑阀型和三通球阀型。
图4-10为滑阀式脉宽调制伺服阀原理。
滑阀两端各有一个电磁铁，脉冲信号电流轮流加在两个电磁铁上，控制阀芯按脉冲信号的频率作往复运动。
图4-10气动数字阀（脉宽调制伺服阀）
1电磁铁2衔铁3阀体4阀芯5反馈弹簧
开关电磁阀型比例压力阀如图4-11所示。
其电控调压装置由进、排气高速开关电磁阀、二次压检测传感器和控制电路构成。
当有输入信号时，进气电磁阀打开，排气电磁阀关闭，向主阀先导腔供气，主阀芯下移，输出二次压力。
同时二次压力值由压力传感器检测，并反馈到控制电路。
控制电路以输入信号与输出二改压的偏差为基础，用PWM控制方式驱动进、排气电磁阀，实现对先导腔压力的调节直到偏差为零，进、排气电磁阀均关闭，主阀芯在新的位置上达到平衡，从而得到一个与输入信号成比例的输出压力，其特点为：
仅当电磁阀动作时才消耗压缩空气，耗气量小、耐振动、对空气质量要求低精度为±1～1.5％FS，响应速度为0.2～0.5s。
适用于中等控制精度和响应速度的应用场合。
图4-11开关电磁阀型比例压力阀的动作原理
4.1.4新型驱动方法及电-气比例／伺服控制阀的发展
随着新材料的出现及其应用，驱动方法也发生了巨大的变化，从传统机械驱动机构到电控驱动机构，电一气比例／伺服控制阀的研究成为电气技术的热点。
新型驱动机构都有着共同点：
位移控制精密、控制方便、驱动负载能力强等。
1压电驱动
压电驱动是利用压电晶体的逆压电效应形成驱动能力，可以构成各种结构的精密驱动器件。
压电晶体产生的位移与输入信号有较好的线性关系，控制方便，产生的力大，带负载能力强，频响高，功耗低，将它作为驱动元件取代传统的电磁线圈来构造气动比例／伺服阀，使比例／伺服阀微小型化，这将给电子控制智能和气动系统的集成提供全新的发展空间。
压电驱动技术可以利用双晶片的弯曲特性（如图4-12a、b所示），制作成各种开关阀、减压阀，也可以利用压电叠堆直接推动阀芯（如图4-12c所示）构造成直动式或带位移放大机构的比例／伺服阀，实现对输出信号（流量或压力）的高精度控制。
图4-12压电驱动构造气动阀示意图
2超磁致伸缩驱动器
超磁致伸缩材料是一种新型的电（磁）一机械能转换材料，具有在室温下应变量大、能量密度高、响应速度快等特性，国外已应用于伺服阀、比例阀和微型泵等流体控制元件中。
超磁致伸缩材料具有独特的性能：
在室温下的应变值很大（1500×10～2000×10-6），是镍的40～50倍，是压电陶瓷的5～8倍；能量密度高（14000～25000J／m），是镍的400～500倍，是压电陶瓷的10～14倍；机电耦合系数大；响应速度快（达到s级）；输出力大，可达220～880N。
由于超磁致伸缩材料的上述优良性能，因而在许多领域尤其是在执行器中的应用前景良好。
超磁致伸缩执行器结构简单、输出位移大、输出力大、带负载能力强、易实现微型化、并可采用无线控制。
如图8所示的超磁致伸缩执行器，主要采用棒状超磁致伸缩合金直接驱动执行器件，不采用放大机构。
由于超磁致伸缩材料的抗压强度远远大于其抗拉强度，因此采用预压弹簧使其在一定的压力下工作。
图中两块永久磁铁用来提供一定的偏磁场，使超磁致伸缩棒在特定的线性范围内工作。
图4-13超磁致伸缩驱动器示意图
利用图4-13所示结构的驱动器直接推动阀芯移动，可实现输入信号与输出信号的比例关系；也可以利用这种结构的驱动器做成各种减压阀或开关阀。
4.2气动比例／伺服控制系统
4.2.1比例／伺服控制系统的基本构成
比例控制阀加上电子控制技术组成的比例控制系统，可满足各种各样的控制要求。
比例控制系统基本构成如图4-14所示。
图中的执行元件可以是气缸或气马达、容器和喷嘴等将空气的压力能转化为机械能的元件。
比例控制阀作为系统的电一气压转换的接口元件，实现对执行元件供给气压能量的控制。
控制器作为人机的接口，起着向比例控制阀发出控制量指令的作用。
它可以是单片机、微机及专用控制器等。
比例控制阀的精度较高，一般为±0.5～2.5％FS。
即使不用各种传感器构成负反馈系统，也能得到十分理想的控制效果，但不能抑制被控对象参数变化和外部干扰带来的影响。
对于控制精度要求更高的应用场合，必需使用各种传感器构成负反馈，来进一步提高系统的控制精度，如图4-14中虚线部分所示。
图4-14比例控制系统的基本构成
图4-15FESTO伺服控制系统的组成
对于MPYE型伺服阀，在使用中可用微机作为控制器，通过D／A转换器直接驱动。
可使用标准气缸和位置传感器来组成价廉的伺服控制系统。
但对于控制性能要求较高的自动化设备，宜使用厂家提供的伺服控制系统（如图4-15所示），它包括MPYE型伺服阀、位置传感器内藏气缸、SPC型控制器。
在图4-15中，目标值以程序或模拟量的方式输入控制器中，由控制器向伺服阀发出控制信号，实现对气缸的运动控制。
气缸的位移由位置传感器检测，并反馈到控制器。
控制器以气缸位移反馈量为为基础，计算出速度、加速度反馈量。
再根据运行条件（负载质量、缸径、行程及伺服阀尺寸等），自动计算出控制信号的最优值，并作用于伺服控制阀，从而实现闭环控制。
控制器与微机相连接后，使用厂家提供的系统管理软件，可实现程序管理、条件设定、远距离操作、动特性分析等多项功能。
控制器也可与可编程控器相连接，从而实现与其他系统的顺序动作、多轴运行等功能。
4.2.2比例／伺服控制阀的选择
主要根据被控对象的类型和应用场合来选择比例阀的类型。
被控对象的类型不同，对控制精度、响应速度、流量等性能指标要求也不同。
控制精度和响应速度是一对茅盾，两者不可同时兼顾。
对于已定的控制系统，以最重要的性能指标为依据，来确定比例阀的类型。
然后再考虑设备的运行环境，如污染、振动、安装空间及安装姿态等方面的要求，最终选择出合适类型的比例阀。
表4-2给出了不同应用场合下，比例阀优先选用的类。
表4-2不同应用场合下比例阀优先选用的类型
MPYE型伺服阀最早只有G1／8（700L／min）一个尺寸，目前已发展到M5（100L／min）～G3／8（2000L／min）有5个规格。
主要根据执行元件所需的流量来确定阀的规格，选择起来较简单。
4.2.3控制理论
气动比例／伺服控制系统的性能虽然依赖于执行元件、比例／伺服阀等系统构成要素的性能．但为了更好地发挥系统构成要素的作用，控制器的控制量的计算又是至关重要的。
控制器通常以输入值与输出值的偏差为基础，通过选择适当的控制算法可以设计出不受被控对象参数变化和干扰影响，具有较强鲁棒性的控制系统。
控制理论被分为古典控制理论和现代控制理论两大类。
P1D控制是古典控制理论的中心，它具有简单、实用易掌握等特点，在气动控制技术中得到了广泛地应用。
P1D控制器设计的难点是比例、积分及微分增益系数的确定。
台适的增益系数的获得，需经过大量实验，工作量很大。
另一方面，P1D控制不适用于控制对象参数经常变化、外部有干扰、大滞后系统等场合。
在此情况下，一是使用神经网络与PID控制并行组成控制器，利用神经网络的学习功能，在线调整增益系数，抑制因参数变化等对系统稳定性造成的影响。
二是使用各种现代控制理论，如自适应控制、最优控制、鲁棒控制、H∝控制及μ控制等来设计控制器，构成具有鞍强鲁棒性的控制系统。
目前应用现代控制理论来控制气缸的位置或力的研究相当活跃，并取得了一定的研究成果。
4.2.4典型应用
1张力控制
带材或板材（纸张、胶片、电线、金属薄板等）的卷绕机，在卷绕过程中，为了保证产品的质量，要求卷筒张力保持一定。
由于气动制动器具有价廉、维修简单、制动力矩范围变更方便等特点，所以在各种卷绕机中得到了广泛的应用。
图4-16为采用比例压力阀组成的张力控制系统图。
在图10中，高速运动的带材的张力由张力传感器检测，并反馈到控制器。
控制器以张力反馈值与输人值的偏差为基础，采用一定的控制算法，输出控制量到比例压力阀。
从而调整气动制动器的制动压力，以保证带材的张力恒定。
在张力控制中，控制精度比响应速度要求高，建议选用控制精度较高的喷嘴档板型比例压力阀。
图4-16用比例压力阀组成的张力控制系统图
2加压控制
图4-17为比例压力阀在磨床加压控制中的应用例子。
在该应用场合下，控制精度比响应速度要求高，所以应选用控制精度较高的喷咀档板型或开关电磁阀型比例压力阀。
应该注意的是，加压控制的精度不仅取决于比倒压力阀的精度．气缸的摩擦阻力特性影响也很大。
标准气缸的摩擦阻力要随着工作压力、运动速度等因素变化，难于实现平稳加压控制。
所以在此应用场合下，建议选用低速、恒摩擦阻力气缸。
系统中减压阈的作用是向气缸有杆腔加一恒压，以平衡活塞杆和夹具机构的自重。
3位置和力的控制
（1）控制方法
采用电气伺服控制系统能方便地实现多点无级柔性定位（由于气体的可压缩性，能实现柔性定位）和无级调速；比例伺服控制技术的发展以及新型气动元件的出现，能大幅降低工序节拍，提高生产效率。
伺服气动系统实现了气动系统输出物理量（压力或流量）的连续控制，主要用于气动驱动机构的启动和制动、速度控制、力控制（如机械手的抓取力控制）和精确定位。
通常气动伺服定位系统主要由气动比例／伺服控制阀、执行元件（气缸或马达）、传感器（位移传感器或力传感器）及控制器等组成，如图4-18所示。
图4-17磨床加压机构气动系统的构成
图4-18伺服定位控制系统
气动伺服定位系统的定位精度、动态特性主要取决于控制器算法和控制参数，控制器在系统中占有重要地位。
控制器包括反馈控制电路和控制方法，应根据系统性能要求选择相应的控制策略。
PID控制是古典控制理论的中心，在气动控制技术中得到广泛应用。
其设计难点在于获得适当的比例、积分、增益系数，这些参数的获得需要大量实验，工作量大；PID控制不适于控制对象参数经常变化、外部干扰、大滞后系统等场合，需要利用现代控制技术，如采用神经网络与PID控制技术相结合，在线调整系统增益系数，抑制参数变化对系统性能带来的影响；也可以采用自适应控制方法、最优控制方法、鲁棒控制等设计控制器。
（2）汽车方向盘疲劳试验机
气动比例／伺服控制系统非常适合应用于像汽车部件、橡胶制品、轴承及键盘等产品的中、小型疲劳试验机中。
图4-19为气动伺服控制系统在汽车方向盘疲劳试验机中的应用例子。
该试验机主要由被试体（方向盘）、伺服控制阀、伺服控制器、位移和负荷传感器及计算机等构成。
要求向方向盘的轴向、径向和螺旋方向，单独或复台（两轴同时）地施加正弦波变化的负荷，然后检测其寿命。
该试验机的特点是：
a．精度和简单性兼顾。
b．在两轴同时加载时，不易形成相互干涉。
（3）挤牛奶机器人
在日本ORION公司开发的自动挤牛奶机器人中，挤奶头装置的X、Y、Z、三轴方向的移动，是靠FESID伺服控制系统驱动的。
XYZ轴选用的气缸（带位移传感器）尺寸分别为φ40×l000、φ50X×300和φ2×500，对应的MPYE系列伺服阀分别为GI／4、G1／8和G1／8。
伺服控制器为SPC100型。
以奶牛的屁股和横腹作为定位基准，XYZ轴在气动伺服控制系统的驱动下，挤奶头装置向奶牛乳头部定位。
把位移传感器的绝对0点定为0V，满量程定为10V。
利用SPC100的模拟量输人控制功能，只要控制输人电压值，即可实现轴的位置的控制。
利用该功能不仅能控制轴的位置，电可实现轴的速度控制。
即在系统的响应频率范围内，可按照输入电压波形（台形波、正弦波等）的变化，来驱动轴运动。
图4-19汽车方向盘疲劳试验机气动伺服控制系统
在该应用例子中，定位对象是活生生的奶牛。
奶牛在任何时刻有踢腿、晃动的可能。
由于气动控制系统所特有的柔软性，能顺应奶牛的这种随机动作，而不会使奶牛受到任何损伤。
在这种场合下，气动控制系的长处得到了最大地发挥。
4.3气动比例／伺服控制元件及系统应用实例
4.3.1直动式电反馈高压电气比例减压阀
国外的电气比例减压阀产品多为先导式结构，由于先导阀多用比例电磁铁或高速开关阀进行控制，结构均较为复杂，且先导阀耗气量较大。
新型的直动式电反馈高压电气比例减压阀结构简单、无先导耗气量、调压范围宽、调压精度高。
1 结构原理
直动式电反馈高压电气比例减压阀，由比例电磁铁、阀体、阀芯、端盖、弹簧、压力传感器、比例放大器等组成，其结构原理如图4-20所示。
该阀阀芯采用双边矩形零开口形式的滑阀型结构，具有结构简单、阀口面积增益为线性等特点。
该阀在端盖上开有一凹槽，使弹簧腔始终通大气。
利用调节螺钉，可调节弹簧的预压缩量，进而可调节阀芯处于工作位置时与比例电磁铁推力相平衡的弹簧压紧力。
图4-20直动式电反馈高压电气比例减压阀结构原理
该阀输出腔A的压力由压力传感器检测并反馈给比例放大器，经与输入给定信号比较后，由比例放大器产生控制信号给比例电磁铁，形成模拟式闭环控制。
当控制信号较小、比例电磁铁的推力F1小于弹簧的预压力F0时（F0=Kx0，K为弹簧的刚度，x0为预压缩量），此时阀的P腔与A腔不通,A腔与T腔相通，阀处于放气状态；当控制信号增加，比例电磁铁的推力达到弹簧的压紧力F2时（F2=K（x0+x1），x1为阀芯处于零位时弹簧的位移量），阀处于零位工作状态。
当控制信号增大,比例电磁铁的推力F1大于弹簧的压紧力F2时，阀A腔与T腔封闭，P腔与A腔相通，A腔压力增高。
此时阀输出腔A的压力通过压力传感器将压力信号反馈给比例放大器。
经过比较后，比例放大器的输出减小，比例电磁铁的推力F1减小，阀芯右移,阀口减小，A腔压力也随之降低。
由于电反馈的作用，A腔压力能始终保持恒定，实现了A腔压力与输入给定信号成比例的变化关系，反之亦然。
2 实验与性能指标
实验系统组成如图4-21所示。
它包括由计算机、12位PLC─711S数据采集卡、比例放大器、电气比例减压阀组成的数字式电气比例减压阀调节系统和由排气节流阀等组成的负载模拟单元构成。
该系统中，压力传感器检测阀的输出压力并反馈给计算机，计算机作为控制器，进行比较和控制运算后，输出控制信号给比例放大器，控制电气比例减压阀的输出压力。
数据采集卡用来实现控制器与比例放大器、控制器与电气比例减压阀的压力传感器之间的数模和模数转换。
图4-21实验系统
图4-22为该阀的静态输入控制特性曲线。
最大输入压力为1.7MPa,输出压力范围为0~1.6MPa。
实验结果表明，该阀具有较宽的调节范围和良好的静态特性。
图4-22阀静态输入控制特性曲线
图4-23为该阀的动态阶跃输出压力响应曲线。
实验条件：
阀出口负载容腔容积V=0.4L，工作介质为压缩空气。
从图中可以看出，超调量Mp=4.9%，调整时间ts=120ms，实验结果表明，该阀具有较好的动态特性。
图4-23阀动态阶跃输出压力响应曲线
以下是该阀的具体技术指标：
公称通径4mm
最大输入压力1.7MPa
输出压力范围0~1.6MPa
额定流
升级会员 