直接驱动式电液压力伺服阀的特性研究

　　0 引言

　　电液伺服系统具有大功率、 高精度和高响应等特点，广泛地应用于机械、汽车、船舶、航空、航天等许多领域。电液伺服阀是电液伺服系统的关键元件，以其精度高、响应快的特点广泛应用于航空航天和其他领域中。

　　电液伺服阀按照其输出量的不同， 可分为电液压力伺服阀、电液流量伺服阀以及电液压力流量伺服阀(即PQ 阀)。随着我国工业技术的不断发展，电液压力伺服阀在航天以及一般民用施力系统中的应用日益广泛。目前所使用的电液压力伺服阀主要是两级双喷嘴挡板式电液压力伺服阀，这类压力阀性能虽优良，但结构复杂，制造困难，使用条件极为苛刻，对油液的污染非常敏感， 故障率较高。直接驱动式电液压力伺服阀(Direct Drive Pressure Servo Valve)， 简称DDPV 阀，克服了这些缺点，具有体积小、重量轻、抗污染能力强、性能好等优点，主要用于飞机刹车系统、 试验加载系统，且有较广的应用前景。

　　1 直接驱动式电液压力伺服阀的结构与工作原理

　　1.1 直接驱动式电液压力伺服阀的结构

　　直接驱动式电液压力伺服阀由永磁差动直线力马达、圆柱式阀芯阀套组成的直线位移滑阀、微型压力传感器和电子控制器组成。 直线力马达由支撑弹簧、永久磁铁、衔铁组件和控制线圈等零组件组成。 直接驱动式电液压力伺服阀属于单级压力伺服阀， 其结构如图1所示。

　　1.2 直接驱动式电液压力伺服阀的工作原理

　　直驱式电液压力伺服阀的直线力马达和滑阀之间没有喷嘴-挡板液压放大器，是由马达直接驱动滑阀阀芯工作。 直驱式电液压力伺服阀输出的负载压力由微型压力传感器检测， 通过放大电路放大后反馈到电控器的输入端实现闭环控制。

　　当给直驱式电液压力伺服阀(DDPV)输入的指令信号u 为零时，阀处于零位，即阀芯位移x_v=0，阀输出压力pL也为零。输入某一信号u 时，电控器的功率级便产生某一电流i 输给马达，马达将产生力驱动阀芯运动，使其产生某一位移x_v。 由于输入给马达线圈的电流较大，为了减少功率损耗，常采用脉宽调制(PWM)电路。设滑阀的回油边的预开口为x₀，则此时进油边开启量为x_v，回油边开启量为x₀-x_v。 液压油源输给伺服阀的工作液一部分由进油控制边流入负载容腔， 一部分由回油控制边流出， 与此同时负载容腔的压力将升至某一压力p_L。 压力传感器感受压力p_L并转换为反馈电压u_f，此反馈电压反馈到控制电路的信号输入端与输入信号电压u 相比较，比较后的误差电压将调节阀芯位移，使阀的输出压力p_L到达指定值。 由于采用负载压力反馈和大驱动力的线性马达， 这类电液压力伺服阀具有很高的分辨率和很小的滞环。