电液伺服阀频率特性测试系统误差分析

　　1 电液伺服阀频率特性测试系统

　　文献[1]规定,电液伺服阀频率特性测试系统如图1所示。该系统主要包括电液伺服阀(被试对象)、动态流量计(也称动态计量缸)、动态测试仪、频率特性分析仪等。目前国内测试电液伺服阀频率特性普遍采用这一系统。其中,电液伺服阀作为频率特性测试的对象,是要根据测试需要更换的。频率特性分析仪包括扫频信号发生器、双通道数据采集和分析单元,具备信号动态扫频及其控制功能。扫频信号发生器用于产生电液伺服阀频率特性测试所需要的标准正弦波信号。双通道数据采集和分析单元用于采集电液伺服阀的输入信号(电流)和输出信号(流量),并给出频率特性的测试分析结果。

　　动态流量计用于测量电液伺服阀的输出流量,它采用直线移动式活塞缸的结构,活塞的一端安装速度传感器,作为流量测量的敏感元件;活塞的另一端安装位移传感器,该位移传感器是为了防止测试过程中伺服阀的漂移引起动态计量缸撞击缸的两端而设计的,目的是提供一个位移反馈信号(低增益),保证在测试开始前利用被测试伺服阀的控制作用将动态计量缸的活塞拉到中位。动态测试仪包括功率放大单元,并与计量缸上的位移传感器一起构成低增益位置控制系统。其中,功率放大单元用于为被测伺服阀提供与正弦波电压信号成比例的电流,低增益位置控制系统是附加在电液伺服阀频率特性测试系统上的位置负反馈系统,它将电液伺服阀的频率特性测试系统由开环(理想状态)变成了带位置闭环的系统(实际状态),其作用是保证在每一个频率下的测试过程开始前将计量缸活塞拉到中位。测试过程中,如果在某一频率下将位置反馈通道断开,动态计量缸的活塞正好严重偏离计量缸中位,则下一个频率的信号作用在伺服阀上就会造成严重的撞缸现象,使高频测试信号产生混乱和失真,高频段的测试无法进行。

　　由以上分析可知,电液伺服阀频率测试是测试系统中的动态计量缸在受控制的状态下完成的,并且被测伺服阀参与了其中的控制,所测得的伺服阀频率特性实际上是测试系统的频率特性[2]。

　　由于位置闭环的反馈信号与标准正弦波信号叠加后构成了作用在伺服阀上的实际输入信号。该信号与频率特性测试要求的标准正弦波信号有偏差。

　　目前解决上述问题的办法是在位置反馈通道上设置一低通滤波装置,该装置的转折频率低于伺服阀频率特性测试的起始频率(5Hz)[3]。随着测试信号的叠加,希望该低通滤波装置能将低增益位置反馈通道/断开0,使伺服阀频率特性测试系统由闭环近似为理想的/开环0。这样做,减少了低增益位置反馈系统对伺服阀频率特性测试结果的影响,但仍然改变了伺服阀频率特性测试系统的特性。它会给伺服阀频率特性测试结果带来测试原理误差。对此需要进行深入分析,探索提高伺服阀频率特性测试精度的方法。