比例伺服阀工作原理
比例-伺服阀工作原理

典型电---气比例阀、伺服阀的工作原理电---气比例阀和伺服阀按其功能可分为压力式和流量式两种。
压力式比例/伺服阀将输给的电信号线性地转换为气体压力;流量式比例/伺服阀将输给的电信号转换为气体流量。
由于气体的可压缩性,使气缸或气马达等执行元件的运动速度不仅取决于气体流量。
还取决于执行元件的负载大小。
因此精确地控制气体流量往往是不必要的。
单纯的压力式或流量式比例/伺服阀应用不多,往往是压力和流量结合在一起应用更为广泛。
电---气比例阀和伺服阀主要由电---机械转换器和气动放大器组成。
但随着近年来廉价的电子集成电路和各种检测器件的大量出现,在1电---气比例/伺服阀中越来越多地采用了电反馈方法,这也大大提高了比例/伺服阀的性能。
电---气比例/伺服阀可采用的反馈控制方式,阀内就增加了位移或压力检测器件,有的还集成有控制放大器。
一、滑阀式电---气方向比例阀流量式四通或五通比例控制阀可以控制气动执行元件在两个方向上的运动速度,这类阀也称方向比例阀。
图示即为这类阀的结构原理图。
它由直流比例电磁铁1、阀芯2、阀套3、阀体4、位移传感器5和控制放大器6等赞成。
位移传感器采用电感式原理,它的作用是将比例电磁铁的衔铁位移线性地转换为电压信号输出。
控制放大器的主要作用是:1)将位移传感器的输出信号进行放大;2)比较指令信号Ue和位移反馈信号U f U;3)放大,转换为电流信号I输出。
此外,为了改善比例阀的性能,控制放大器还含有对反馈信号Uf的处理环节。
比如状态反馈控制和PID调节等。
带位置反馈的滑阀式方向比例阀,其工作原理是:在初始状态,控制放大器的指令信号UF=0,阀芯处于零位,此时气源口P与A、B两端输出口同时被切断,A、B两口与排气口也切断,无流量输出;同时位移传Uf=0。
若阀芯受到某种干扰而偏离调定的零位时,位移传感器将输出一定的电压Uf,控制放放大后输出给电流比例电磁铁,电磁铁产生的推力迫使阀芯回到零位。
力士乐比例伺服阀的工作原理及应用领域

力士乐比例伺服阀的工作原理及应用领域力士乐比例伺服阀的工作原理及应用领域一、力士乐比例伺服阀的工作原理力士乐伺服阀是一种控制流量的阀门 ,通过电子控制技术对阀门的位置和开度进行控制,实现准确的流量控制。
其主要工作原理是将电子信号转换为机械运动,通过机械运动控制流体的流动,从而实现对流量的控制。
伺服阀通常由一一个由电磁铁驱动的活塞组成,当电流通过电磁铁时,活塞会向一个方向移动,从而改变阀广]的位置和开度。
这种控制方式比传统的机械控制方式更加精确。
伺服阀还可以通过反馈回路控制阀[ ]的位置和开度,从而实现更为准确的流量控制。
二、力士乐伺服阀的应用领域由于伺服阀具有精准的流量控制能力,它在许多领域都有广泛应用。
以下是几个应用领域的例子:1. 伺服阀通常被用来控制液压缸和液压马达的运动,以及调节飞机的姿态和高度。
2.机器人控制:在机器人控制领域,伺服阀可以用来控制机器人的肢体运动,并精确控制机器人的位置和速度。
3.工厂自动化:在工厂自动化领域,伺服阀可以控制流体的流量,从而实现精确的工业过程控制。
4. 伺服阀工业:在汽车工业中,伺服阀可以控制制动器的压力,从而调节车辆制动的力度和灵敏度。
总之,伺服阀在许多领域都有广泛应用,它可以精确地控制流量,从而实现更为准确的流体控制。
关于力士乐伺服阀的作用,伺服阀这个很多人还不知道,今天来为大家解答以上的问题,现在让我们一起来看看吧!1、伺服阀和比例阀,都是通过调节输入的电信号模拟量,从而无极调节液压阀的输出量,例如压力,流量,向。
2、( 伺服阀也有脉宽调制的输入方式)。
3、但这两种阀的结构不同。
4、伺服阀依靠调节电信号,控制力矩马达的动作 ,使衔铁产生偏转,带动前置阀动作,前置阀的控制油进入主阀,推动阀芯动作。
5、比例阀是调节电信号,使衔铁产生位移,带动先导阀芯动作,产生的控制油再去推动主阀芯。
6、伺服阀的结构非常复杂,前置阀有喷嘴挡板式,有射流管式,主阀芯还带有位移反馈。
伺服阀的工作原理及应用

伺服阀的工作原理及应用伺服阀是一种利用电磁力来控制液压流量的装置,广泛应用于机械工程、航空航天、汽车工业以及其他液压系统中。
它通过调节流体流量来控制执行器的位置和速度,从而实现对系统的精确控制。
本文将介绍伺服阀的工作原理及其在各个领域的应用。
首先,让我们来了解伺服阀的工作原理。
伺服阀由阀芯、阀座、电磁铁以及定向阀组成。
当电磁铁通电时,产生的电磁力会使阀芯与阀座分离,从而打开流体通道。
通过改变电磁铁的通电状态,可以控制阀芯的位置,从而调节流体的流量。
伺服阀的工作原理与一个负反馈控制系统类似。
当执行器达到设定的位置或速度时,反馈信号将被传送回来,通过比较反馈信号与设定值,控制系统将相应地调整电磁铁的通电状态,使阀芯位置逐渐接近设定值。
这种闭环控制系统可以实现高度精确的位置和速度控制。
接下来,我们来看一下伺服阀的应用领域。
伺服阀被广泛应用于需要精确控制位置和速度的系统中。
在机械工程中,伺服阀被用于控制工业机械、机器人以及其他自动化设备。
例如,在自动化生产线上,伺服阀被用于控制机械臂的位置和运动速度,从而实现高效的生产。
在航空航天领域,伺服阀被用于控制飞机的液压系统。
它们能够精确地控制飞行器的操作和动力系统,包括起落架、襟翼和刹车系统。
由于伺服阀能够快速响应和高度精确的控制,它们在飞机的操纵系统中起到了至关重要的作用。
在汽车工业中,伺服阀被广泛应用于汽车刹车系统和液压悬挂系统。
伺服阀能够根据司机的踏板操作精确地控制刹车力度,从而提供安全和可靠的刹车体验。
在液压悬挂系统中,伺服阀能够实现对车身的主动控制,提供更平稳的行驶和更舒适的乘坐体验。
此外,伺服阀还被应用于医疗设备、舞台设备和工程机械等领域。
在医疗设备中,伺服阀被用于控制手术机器人的精确运动,提供高度精确的手术操作和治疗。
在舞台设备中,伺服阀被用于控制灯光和音响设备,实现精确的舞台效果。
在工程机械中,伺服阀被用于控制挖掘机、起重机和压力机等设备,提供高效、安全的工作。
比例调节阀工作原理

比例调节阀工作原理比例调节阀(Proportional Control Valve)是一种常用的工业自动控制装置,用于调节流体介质(如液体或气体)的流量,以满足系统的控制要求。
它采用了比例控制的原理,根据输入的控制信号和反馈信号的差异,调整阀门的开度,以达到所需的流量调节效果。
1.控制信号输入:比例调节阀通常通过电气信号(电压或电流)来控制。
信号源可以是一个自动控制系统,如PLC(可编程逻辑控制器)或DCS(分布式控制系统),也可以是手动调节的操作控制器。
控制信号的大小和方向(正向或反向)根据系统的要求而定,通常是以标准信号的形式输入。
2.控制信号转换:控制信号首先被电动执行器接收,并经过一系列的电子、电气或机械装置进行转换。
这些装置可以将信号的大小和方向转化为适当的力或力矩,并传递给阀门的开关机构。
通常,电动执行器中会配备一个电动驱动装置(如电机或电磁线圈),该装置能够将电气信号转化为机械动作。
3.阀门动作:阀门的开关机构将电动执行器传递过来的力或力矩转化为阀门的开度。
阀门通常采用一个旋转式的阀芯来控制介质的流量,阀芯的旋转角度与阀门的开度成正比。
阀芯的旋转由执行器内部的马达或电磁线圈控制,其转动力矩与电动执行器接收到的控制信号成正比。
4.反馈控制:比例调节阀通常还配备有一个反馈机构,用于监测阀门的实际开度,并将其反馈给控制系统。
反馈信号通常由一个位置传感器提供,可以通过测量阀门芯的位置来获取。
控制系统通过比较控制信号和反馈信号的差异来确定阀门的开度是否符合要求,如果不符合,控制系统将调整控制信号的大小和方向,进而调整阀门的开度,以使它与系统的要求相匹配。
以上就是比例调节阀的主要工作原理。
比例调节阀通常用于需要精确控制流量的应用,如化工、电力、冶金和石油等行业中的流程控制系统。
它的主要优点是响应速度快、精度高、可靠性好,并能够适应不同的工作环境和介质。
液压比例伺服阀的工作原理

液压比例伺服阀的工作原理
液压比例伺服阀是一种用于控制液压系统中液压执行元件的阀门。
它的工作原理是通过改变阀芯的位置来调节液压流量和压力,从而控制液压执行元件的运动。
液压比例伺服阀由阀体、阀芯、驱动电磁铁、反馈电位器和控制电路组成。
驱动电磁铁通过控制电路产生电流,电流的大小决定了驱动电磁铁的磁场强度。
当驱动电磁铁通电时,产生的磁场将阀芯吸引或推动,使阀芯的位置发生变化。
阀芯的位置变化会改变阀体内的流道连接情况,从而调节液压流量和压力。
当阀芯向一侧移动时,阀体的流道与液压源连接,液压油通过阀体流道进入液压执行元件,从而产生相应的运动。
当阀芯向另一侧移动时,阀体的流道与液压油回油口连接,液压执行元件的液压油通过回油口排出。
反馈电位器用于检测阀芯的位置,并将位置信息反馈给控制电路。
控制电路根据反馈信息调整驱动电磁铁的电流,使阀芯的位置保持在设定的位置,从而实现对液压执行元件的精确控制。
总的来说,液压比例伺服阀通过改变阀芯的位置,调节液压流量和压力,从而控制液压执行元件的运动。
它具有快速响应、高精度和稳定性好等特点,广泛应用于工程机械、冶金设备、航空航天等领域。
典型电气比例阀伺服阀的工作原理

典型电气比例阀伺服阀的工作原理电气比例阀是将电气信号转化为液压信号的装置,通过调节电流或电压信号的大小来控制液压系统的流量。
电气比例阀一般由电磁比例阀和液控比例阀两部分组成。
1.电磁比例阀的工作原理:电磁比例阀基本上是由电磁操纵部分和主阀部分组成。
当电磁操纵部分受到电气信号的控制时,通过对电流的调节,产生力矩以移动阀芯,进而控制主阀的开度。
当主阀开度改变时,液体流量也会相应改变。
2.液控比例阀的工作原理:液控比例阀通过电磁阀内的液控比例环路,使电磁阀的流量与输入电流成正比。
液控比例阀内部有一个液体引导径向凹槽,引导凹槽上有一个弹簧推力盘,推力盘下面有一个直径较小的圆柱体,柱体的上表面和底表面之间有一个微小的液腔间隙。
当电流通过电磁阀线圈时,产生的液压力作用在柱体上,使其下移,改变推力盘上液控端的压力,从而得到输入电流与输出流量的比例关系。
伺服阀是一种根据控制信号在阀芯上施加力来控制流量或压力的装置,其工作过程通过反馈控制闭环实现。
伺服阀的工作原理可简单概括为以下几个步骤:1.控制信号输入:控制信号通过电气线路输入到伺服阀的控制电磁阀上。
2.控制电磁阀操作:控制电磁阀接收到控制信号后,将其转化为阀芯上的力。
这个力会使阀芯移动,改变主阀的开度。
3.主阀调节:通过改变主阀的开度,液压介质的流量或压力得以调节。
4.反馈控制:伺服阀的主阀位置会通过反馈器进行实时监测,并以信号的形式返回给控制电气系统。
这个反馈信号可以与控制信号进行比较,从而实现闭环控制。
伺服阀的反馈控制系统能够根据控制信号和反馈信息的差异,自动调整阀芯位置,使得输出流量或压力与设定值匹配。
总结:典型电气比例阀和伺服阀的工作原理分别是通过调节电流或电压信号的大小或通过控制信号在阀芯上施加力来改变液压系统的流量或压力。
其中,电气比例阀是根据电气信号来控制液压系统的流量,而伺服阀是通过反馈控制闭环来控制流量或压力。
这两种阀门装置在工业控制系统中起到了非常重要的作用。
伺服阀工作原理范文

伺服阀工作原理范文伺服阀是一种比例控制阀,在工业自动化领域广泛应用。
它通过电气信号控制液压或气压传动阀芯,实现介质的流量或压力的实时调节。
以下是伺服阀的工作原理的详细介绍。
伺服阀的结构由阀体、阀芯、位置传感器、执行器等部件组成。
阀体用于容纳介质并定位阀芯,阀芯的运动通过执行器实现。
位置传感器用于检测阀芯的位置,并将信号反馈给控制系统,从而实现闭环控制。
伺服阀的工作原理可以分为以下四个主要步骤:1.传感器检测:位置传感器测量阀芯的位置,并将信号传输给控制系统。
通过对阀芯位置的准确检测,控制系统可以得知阀芯的目标位置和实际位置之间的差异。
2.控制系统计算:控制系统接收传感器信号并根据设定的目标值计算控制信号。
通过根据差异来计算控制信号,控制系统可以实现阀芯位置的闭环控制,使其快速、准确地达到目标位置。
3.控制信号输出:控制系统根据计算结果产生相应的控制信号,然后将其输出给执行器。
执行器接收到控制信号后,通过电磁力或气动力将阀芯定位到目标位置。
4.阀芯位置调节:执行器根据控制信号的作用对阀芯进行移动,从而调节流量或压力。
当阀芯接近目标位置时,执行器会减小或消除控制信号,以实现阀芯的稳定控制。
伺服阀具有以下几个特点:1.高精度:由于采用闭环控制,伺服阀的控制精度很高,可以达到亚毫米量级。
2.高可靠性:伺服阀的关键部件采用优质材料和精湛制造工艺,具有较高的耐压和耐磨性,从而能够在恶劣工作环境下长时间稳定运行。
3.快速响应:控制系统通过实时计算控制信号,能够实现对阀芯位置的快速调节,从而快速响应工业过程中的变化需求。
4.大范围调节:伺服阀可以根据不同的工况要求,在很大的流量或压力范围内进行精确调节。
5.多种控制方式:伺服阀可以通过模拟电信号、数字信号、PLC控制等多种方式进行控制,使其在工业自动化系统中易于集成和应用。
总之,伺服阀通过控制信号的调节,实现对阀芯位置的控制,从而调节介质的流量或压力。
它具有高精度、高可靠性、快速响应、大范围调节和多种控制方式的优势,被广泛应用于工业自动化控制系统中。
比例阀的工作原理

比例阀的工作原理
比例阀是一种常用的控制阀,其工作原理是通过调节流体通过阀门的截面积来实现流量的控制。
具体工作原理如下:
1. 内部结构:比例阀由阀体、阀芯和驱动器组成。
阀体内部包含进口和出口通道,以及与通道连接的阀座。
阀芯则位于阀体内部,可以在阀座上移动。
2. 运动控制:比例阀的阀芯受到外部驱动器的控制,驱动器可以通过电流或压力信号来控制阀芯的位置。
当驱动器接收到输入信号时,会相应地调整阀芯的位置。
3. 流体控制:通过调节阀芯的位置,比例阀可以控制流体通过阀门的截面积。
当阀芯离开阀座时,流体可以通过阀门的截面积增大,从而增加流量;反之,阀芯靠近阀座时,截面积减小,流量减小。
4. 反馈控制:为了确保阀门的稳定运行,比例阀通常配备反馈控制功能。
这意味着阀芯的位置可以被检测并反馈给驱动器,使其能够实时调整阀芯的位置,并保持所需的流量控制。
通过以上工作原理,比例阀可以精确地控制流体流量,广泛应用于工业自动化系统中,如液压系统、气动系统、流体控制系统等。
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典型电---气比例阀、伺服阀的工作原理电---气比例阀和伺服阀按其功能可分为压力式和流量式两种。
压力式比例/伺服阀将输给的电信号线性地转换为气体压力;流量式比例/伺服阀将输给的电信号转换为气体流量。
由于气体的可压缩性,使气缸或气马达等执行元件的运动速度不仅取决于气体流量。
还取决于执行元件的负载大小。
因此精确地控制气体流量往往是不必要的。
单纯的压力式或流量式比例/伺服阀应用不多,往往是压力和流量结合在一起应用更为广泛。
电---气比例阀和伺服阀主要由电---机械转换器和气动放大器组成。
但随着近年来廉价的电子集成电路和各种检测器件的大量出现,在1电---气比例/伺服阀中越来越多地采用了电反馈方法,这也大大提高了比例/伺服阀的性能。
电---气比例/伺服阀可采用的反馈控制方式,阀内就增加了位移或压力检测器件,有的还集成有控制放大器。
一、滑阀式电---气方向比例阀流量式四通或五通比例控制阀可以控制气动执行元件在两个方向上的运动速度,这类阀也称方向比例阀。
图示即为这类阀的结构原理图。
它由直流比例电磁铁1、阀芯2、阀套3、阀体4、位移传感器5和控制放大器6等赞成。
位移传感器采用电感式原理,它的作用是将比例电磁铁的衔铁位移线性地转换为电压信号输出。
控制放大器的主要作用是:1)将位移传感器的输出信号进行放大;2)比较指令信号Ue和位移反馈信号U f U;3)放大,转换为电流信号I输出。
此外,为了改善比例阀的性能,控制放大器还含有对反馈信号Uf的处理环节。
比如状态反馈控制和PID调节等。
带位置反馈的滑阀式方向比例阀,其工作原理是:在初始状态,控制放大器的指令信号UF=0,阀芯处于零位,此时气源口P与A、B两端输出口同时被切断,A、B两口与排气口也切断,无流量输出;同时位移传Uf=0。
若阀芯受到某种干扰而偏离调定的零位时,位移传感器将输出一定的电压Uf,控制放放大后输出给电流比例电磁铁,电磁铁产生的推力迫使阀芯回到零位。
若指令Ue>0,则电压差增大,使控制放大器的输出电流增大,比例电磁铁的输出推力也增大,推动阀芯右移。
而阀芯的右移又引起反馈电压Uf的增大,直至Uf与指令电压Ue基本相等,阀芯达到力平衡。
此时。
Ue=Uf=KfX(Kf为位移传感器增益)上式表明阀芯位移X与输入信号Ue成正比。
若指令电压信号Ue<0,通过上式类似的反馈调节过程,使阀芯左移一定距离。
阀芯右移时,气源口P与A口连通,B口与排气口连通;阀芯左移时,P与B连通,A与排气口连通。
节流口开口量随阀芯位移的增大而增大。
上述的工作原理说明带位移反馈的方向比例阀节流口开口量与气流方向均受输入电压Ue的线性控制。
这类阀的优点是线性度好,滞回小,动态性能高。
二、滑阀式二级方向伺阀下图所示为一种动圈式二级方向伺服阀。
它主要由动圈式力马达、喷嘴挡板式气动放大器、滑阀式气动放大器、反馈弹簧等组成。
喷嘴档板气动放大器做前置级,滑阀式气动放大器做功率级。
这种二级方向伺服阀的工作原理是:在初始状态,左右两动圈式力马达均无电流输入,也无力输出。
在喷嘴气流作用下,两挡板使可变节流器处于全开状态,容腔3、7内压力几乎与大气压相同。
滑阀阀芯被装在两侧的反馈弹簧5、6推在中位,两输出口A、B与气源口P和排气口O均被隔开。
当某个动圈式马达有电流输入是(例如右侧力马达),输出与电流I成正比的推力Fm将挡板推向喷嘴,使可变节流器的流通面积减小,容腔6内的气压P6升高,升高后的P6又通过喷嘴对档板产生反推力Ff。
当Ff 与Fm平衡时,P6趋于稳定,其稳定值乘以喷嘴面积Ay等于电磁力。
另一方面,P6升高使阀芯两侧产生压力差,该压力差作用于阀芯断面使阀芯克服反馈弹簧力左移,并使左边反馈弹簧的压缩量增加,产生附加的弹簧力Fs,方向向右,大小与阀芯位移X成正比。
当阀芯移动到一定位置时,弹簧附加作用力与7、3容腔的压差对阀芯的作用力达到平衡,阀芯不在移动。
此时同时存在阀芯和挡板的受力平衡方程式:Fs=KsX=(P6-P5)AxFf=P6Ay=KiI式中KS----反馈弹簧刚度Ax----阀芯断面积Kf----动圈式力马达的电流增益。
在上述的调节过程中,左侧的喷嘴挡板始终处于全开状态,可以认为P5=0,代入后整理上述两式可得X=(AxKi/AyKs)*I阀芯位移与输入电流成正比。
当另一侧动圈式马达有输入时,通过上述类似的调节过程,阀芯将向相反方向移动一定距离。
当阀芯左移时,气源口P与输出口A连通,B口通大气;阀芯右移时,P与B通,A口通大气。
阀芯位移量越大,阀口开口量也越大。
这样就实现了对气流的流动方向和流量的控制。
这类阀采用动圈式马达,动态性能好,缺点是结构比较复杂。
三、动圈式压力伺服阀图示是一种压力伺服阀,其功能是将电信号成比例地转换为气体压力输出。
主要组成部分有:动圈式力马达1、喷嘴2、挡板3、固定节流口4、阀芯5、阀体6、复位弹簧7、租尼孔8等。
初始状态时,力马达无电流输入,喷嘴与挡板处在全开位置,控制腔内的压力与大气压几乎相等。
滑阀阀芯在复位弹簧推力的作用下处在右位,这时输出口A与排气口通,与气源口P断开。
当力马达有电流I输入时,力马达产生推力Fm(=KiI),将挡板推向喷嘴,控制腔内的气压P9升高。
P9的升高使挡板产生反推力,直至与电磁力Fm相平衡时P9才稳定,这时Fm=Iki=P9Ay+Yksy式中Ay----喷嘴喷口面积;Y----挡板位移;Ksy----力马达复位弹簧刚度。
另一方面,P9升高使阀芯左依,打开A口与P口,A口的输出压力P10升高,而P10经过阻尼孔8被引到阀芯左腔,该腔内的压力P11也随之升高。
P11作用于阀芯左端面阻止阀芯移动,直至阀芯受力平衡,这时(P9-P11)Ax=(X+X0)Ksx式中 A x----阀芯断面积;X----阀芯位移;X0----滑阀复位弹簧的预压缩量;Ksx----滑阀复位弹簧刚度。
由以上两式可得到P11=[P9Ax-(X+X0)Ksx]/Ax=(Iki-Yksy)/Ay-(X+X0)Ksx/Ax由设计保证,使工作时阀芯有效行程X与弹簧预压缩量X0相比小得多,可忽略不计,同时挡板位移量Y 在调节过程中变化很小,可近似为一常数,则上式简化为P11=KI+C其中K=Ki/Ay,称为电-气伺服阀的电流—压力增益,而C=-(X0Ksx/Ax+Yksy/Ay)是一常数。
由上式可见,P11与输入电流成线性关系。
阀芯处于平衡时,P10=P11,因此伺服阀的输出压力与输入电流成线性关系。
四、脉宽调制伺服阀与模拟式伺服阀不同,脉宽调制气动伺服控制是一种数字式伺服控制,采用的控制阀是开关式气动电磁阀。
脉宽调制气动伺服系统如图所示。
输入的模拟信号经脉宽调制器调制成具有一定频率和一定幅值的脉冲信号,经数字放大后控制气动电磁阀。
电磁阀输出的是具有一定压力和流量的气动脉冲信号,但已具有足够的功率,能借助气动执行元件对负载做功。
脉冲信号必须通过低通滤波器还原成模拟信号去控制负载。
低通滤波器可以是气动执行元件,也可以是负载本身。
采用前者滤波方式的称脉宽调制线性化系统,采用后者滤波的是依靠负载的较大惯性,它不能响应高频的脉冲信号,只能响应脉宽调制信号的平均效果。
负载响应的平均效果是与脉宽调制信号的调制量成正比的,其控制机理是:对于一个周期的脉冲波,设正脉冲和负脉冲的时间分别为T1和T2,周期为T,脉冲幅值为Ym ,则一个周期内的平均输出Ya为Ya=Ym(T1-T2)/T=YmKm式中Km=(T1-T2)/T称调制量(也称调制系数)。
一个周期的脉冲波及调制量与平均输出的关系如下图。
由于调制量Km与输入的模拟信号U成正比(这正是控制系统所要求的),因此平均输出与输入的模拟信号之间存在线性关系。
在脉宽调制气动伺服系统中,脉宽调制伺服阀完成信号的转换与放大作用,其常见的结构有四通滑阀型和三通球阀型。
下图所示为滑阀式脉宽调制伺服阀的结构原理图。
滑阀两端各有一个电磁铁,脉冲信号电流加在两个电磁铁上,控制阀芯按脉冲信号的频率往复运动。
脉宽调制伺服阀的性能主要是动态响应和对称性要求。
假设加在电磁铁上的是方波脉冲信号,从电磁铁接到信号到执行元件开始动作这段时间称信号的延迟时间。
延迟时间包括三部分,一是电磁线圈中电流由零逐渐增大到衔铁开始运动的电流增长时间;二是衔铁与阀芯一起运动的时间;三是从节流口打开、执行元件工作腔进行放气到执行元件开始动作的固定容器充放时间。
前两部分时间是由脉宽调制伺服阀决定。
脉宽调制气动伺服的工作频率一般是十几赫兹到二三十赫兹。
为了满足动态响应快的特点,要求延迟时间越短越好,一般控制在1~2ms以内。
所谓对称性要求,对四通滑阀,阀芯往复运动的响应要一致,即加在两个电磁铁上的脉冲信号在传递过程中延迟时间应基本相同,两输出口的压力与流量应基本相同;对三通球阀,对应脉冲信号上升沿下降沿的延迟时间应基本相同,球阀的充气过程和排气过程应基本相同。
由于三通球阀与差动气缸匹配,其对称性不如四通滑阀好。
为了提高四通滑阀的快速响应,常采用力反馈来提高阀芯反向运动的速度。
图所采用的是弹簧反馈的形式。
当信号反向时,弹簧力帮助阀芯反向运动,当阀芯运动过了中位,弹簧力改变,起阻止阀芯运动的作用,并能减轻阀芯到位的冲击力,降低噪声。
也有采用气压反馈的形式,其作用原理是一样的。
脉宽调制控制与模拟控制相比有很多优点:控制阀在高频开关状态下工作,能消除死区、干摩擦等非线性因素;控制阀加工精度要求不高,降低了控制系统成本;控制阀节流口经常处于全开状态,抗污染能力强,工作可靠。
缺点是功率输出小,机械振动和噪声较。
电—气比例伺服系统的应用实例一、柔性定位伺服气缸图示为一柔性定位气缸(又称位置伺服控制系统)。
该系统可以根据输给的电信号使气缸活塞在任意位置定位。
位置伺服控制系统由电—气方向比例阀由气缸1、2、位移传感器3、控制放大器4等组成。
该系统的基本原理是通过控制放大器、电—气比例阀、气缸的调节作用,使输入电压信号Ue与气缸位移反馈信号Uf(Uf与气缸位移之间是线性关系)之差U减小并趋于零,以实现气缸位移对输入信号的跟踪。
调节过程如下:若给定的输入信号Uf大于反馈信号Uf>0,控制放大器输出电流I增大,使-电—气比例阀的阀芯左移,气源口与A口之间的节流面积增大,气缸A力Pa升高并推动活塞右移。
气缸活塞的右移又使反馈电压信号Uf U几乎为零(采用PID调节的控制放大器可将稳态偏差调节至零)。
当给定的Uf U<0,同样通过类似于上述的调节过程使偏差趋于零。
因U=0即Ue=Uf=KX(K为常数)这就实现了输入信号Uf对气缸活塞位移X的比例控制。
上述的调节过程是在一段很短的时间内完成的,故只要输入信号Ue的主要频率分量在系统的频宽之内,气缸活塞位移就可以跟踪Ue的变化。