电液比例技术在工业领域的应用

　　0　引言

　　随着微电子技术特别是计算机技术的发展和普及,电液比例控制技术作为连接现代微电子技术和大功率工程控制设备之间的桥梁,在近二十多年得到了迅速发展。

　　1　电液比例控制技术机理

　　压力和流量是两个最基本的液压参数,其中压力的值是由外负载决定的。从力的作用性质来看,系统的压力随外负载变化而变化,压力本身不是调节的对象,所以系统的压力应该适应外负载的变化;从实际情况来讲,所谓的压力调节就是限定系统的最高压力值。当外负载需要的压力值高于调定的值时,则负载的速度为零,如果泵源为定量泵的话,绝大部分流量通过溢流阀溢流而浪费掉了。虽然比例控制与伺服控制都可用于开环和闭环系统,但目前,前者主要用于开环控制,后者主要用于闭环控制。伺服控制装置总是带有内反馈,任何检测到的误差都会引起系统状态的改变,而这种改变就是强迫这个误差为零。误差为零时伺服系统会处于平衡状态,直到新的误差检测出来。比例装置是一种有确定增益的转换器,如比例阀可以把一个线性运动(手动或电磁铁驱动)转换成比例的油流量或压力,转换常数取决于阀的几何尺寸及它的制造精度。闭环比例阀也可用于外部反馈闭环系统。在伺服控制系统中平衡状态控制信号(误差)理论上为零,而比例控制系统却永远不会为零。

　　2　电液比例控制系统的工作原理及组成

　　电液比例控制系统常用的有两种回路。一种是能实现正反向无级调速的开环比例调速系统,它由比例调速阀、比例放大器以及给定电位器组成,比例调速阀的输出流量与给定输入电压成正比,方向则取决于哪一个电磁铁通电,通过改变给定信号的大小可以方便地实现无级调速。与开关控制相比,系统功能增加了,性能也更好,但结构却大为简化。另外一种回路为闭环比例调速系统,由速度传感器、双通道比例放大器、比例方向阀、溢流阀以及限压阀组成,它是在开环控制的基础上增加了速度反馈元件而构成的,速度传感器产生与速度成正比的电信号,经匹配放大器放大后,与给定的控制信号比较得出偏差信号,偏差信号经功率放大后用于控制比例电磁铁A或B,控制阀的开口量及方向,从而达到速度调节的目的。

　　比较上述两个系统,开环系统由于不对被控量进行检测和反馈,因而当出现被控量与期望值的偏差时无法修正,这类系统一般控制精度不高。但与开关式液压控制相比,控制质量和方式都有了改进和简化,它可使被控量复现控制信号的变化规律,而且这类开环系统由于不存在信号和能量的反馈,因而系统稳定性好,容易设计,是目前最常见的比例控制系统。闭环系统引入了反馈回路,它用被控量与输入量(给定)的偏差信号作为真正的控制信号,最后使输出量与输入量相一致,在受到干扰时仍能消除偏差或把偏差控制在要求的精度内,系统的输出较能准确地复现输入信号的变化规律;但由于有反馈的存在,其稳定性成为设计时需要考虑的主要问题,特别是比例阀工作在较大范围时,非线性是其工作的最大问题。