電液比例控制原理與要求

　　液壓控制系統(tǒng)中兩個(gè)重要的被控參數(shù)是壓力與流量，而控制上述兩個(gè)參數(shù)的基本手段是對(duì)流阻進(jìn)行控制。目前生產(chǎn)上實(shí)用的可控流阻結(jié)構(gòu)形式主要是機(jī)——液控制式的間隙型流阻。它利用控制固體部件的運(yùn)動(dòng)或變形來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流阻的控制，而這種運(yùn)動(dòng)或變形大多采用電磁式設(shè)計(jì)，利用電磁力與彈簧力相互平衡原理來(lái)改變可控流阻的液阻。

　　完成這一功能的電磁鐵亦稱作比例電磁鐵。由于它結(jié)構(gòu)尺寸一般比較大，所以運(yùn)動(dòng)慣性和磁滯也大，存在粘滯摩擦等影響比例閥性能響應(yīng)的因素。為了減小磁滯和摩擦力對(duì)比例閥性能的響應(yīng)，通常需要在控制信號(hào)中疊加顫振信號(hào)，比如正弦波或三角波，其頻率一般為100Hz～200Hz，振幅約為額定控制信號(hào)的10％～20％。

　　這里就介紹一種新型的電液比例控制器設(shè)計(jì)。

正弦顫振信號(hào)發(fā)生器

　　一個(gè)正交振蕩器，它可以產(chǎn)生兩個(gè)相差90°的正弦波，即一個(gè)正弦波，一個(gè)余弦波。

　　當(dāng)R₁C₁=R₂C₂時(shí)，同相積分器的輸出U₀₁為：

　　反相積分器的輸出U₀：

　　對(duì)式(2)進(jìn)行兩次求導(dǎo)后可得：

　　當(dāng)取R1=R2=10 K，C1=C2=C3=0.1μF時(shí)，根據(jù)顫振頻率f0=100～200Hz的要求，R3的調(diào)節(jié)范圍由式(4)可得：

控制信號(hào)的產(chǎn)生

　　比例閥的直流控制電壓UD與正弦顫振信號(hào)Ui通過(guò)反相加法運(yùn)算電路進(jìn)行疊加，為了滿足相位要求，其后又增加反相器。

　　其中：

輸出電路

　　輸出電路是將控制電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成比例閥線圈的直流電流輸出。電流的表達(dá)式應(yīng)為：

　　R₀、L₀分別為比例閥線圈的電阻與電感，Uip即為式(10)所示的控制信號(hào)。

　　假設(shè)IC是理想的運(yùn)算放大器，則在T點(diǎn)和F點(diǎn)各自電流總和為零，則在同相輸入端T點(diǎn)，有：

在反相輸入端F點(diǎn)有：

式中：

ID——直流電流的控制分量，單位A

Im——顫振電流幅值，單位A

ω₀——顫振電流角頻率，單位1／s

I_D、I_m及ω₀應(yīng)根據(jù)比例閥的技術(shù)參數(shù)與電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算調(diào)整。

試驗(yàn)與結(jié)論

　　利用上述思想，我們?yōu)閲?guó)產(chǎn)BY-6A型電液比例溢流閥設(shè)計(jì)了比例控制器，其主要技術(shù)參數(shù)為：ID=0.81A，Im=0.015A，ω0=300π。試驗(yàn)結(jié)果表明，該控制電路工作穩(wěn)定，性能可靠，調(diào)整方便，能滿足比例控制的要求，并將投人生產(chǎn)應(yīng)用。