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液压机电液数字控制技术的特点与控制方法
发布时间: 2018-6-28
  采用传统的比例阀或伺服阀等模拟信号控制元件构成的液压机系统,一般通过D/A接口实现数字控制,这是目前国内外液压与气动数字控制流行的方法。这种方法存在如下缺点:
  (1)由于液压机控制器中存在着模拟电路,易于产生温漂和零漂,这不仅使得系统易受温度变化的影响;也使得控制器对阀本身的非线性因素如死区、滞环等难以实现彻底补偿。
  (2)增加了D/A接口电路。
  (3)驱动比例阀和伺服阀的比例电磁铁和力矩马达存在着固有的磁滞现象,导致阀的外控制特性表现出2%~8%的滞环,液压机控制特性较差。
  (4)比例电磁铁的磁路一般由整体式磁性材料构成,在高频信号作用下,由铁损而引起的温升较为严重。
  采用电液数字控制液压机技术有以下优点:
  (1)数字液压元件与计算机连接不需要D/A转换器,省去了模拟量控制要求各环节间的线性和连续性。
  (2)与伺服阀、比例阀相比,数字液压元件具有结构简单、工艺性好、液压机价格低廉、抗污染能力强、可在恶劣的环境下工作等优势。
  (3)数字元件的输出量可由脉冲频率或宽度进行高可靠性调节控制,具备抗于扰能力强、较高开环控制精度等特点。
  间接数字控制技术采用传统的比例阀或伺服阀等模拟信号控制元件构成系统一般通过接口实现数字控制。.这种方法存在缺点:由于控制器中存在着模拟电路易于产生温漂和零漂,这不仅使得液压机系统易受温度变化的影响,同时也使得控制器对阀本身的非线性因素的蛔死区、滞环等难以实现彻底补偿,增加了接口电路用于驱动比例阀和伺服阀的比例电磁铁和力矩马达存在着固有的磁滞现象,导致阀的外滞环控制特性较差。果用阀芯位置检测和反馈等闭环控制的方法可以基本消除比例阀的滞环,但却使阋的造价大大增加。由于液压机结构特点所决定比例电磁铁的磁路一般只能由整体式磁性材料构成,在高频信号作用下由铁损而引起的温升较为严重。
  间接数字控制技术的上述缺点,人们采用直接数字控制技术来消除。
  电液直接控制技术主要有高速开关阀的PWM控制和步进电动机直接数字控制两种方法。步进电动机的类型又有三相步进电动机和直线步进电动机之分,二静在实现对数字阀的控制上有所不同,前者需要配合适当的传动机构,后者则可苣接进行直线控制。
  (1)对液压机高速开关阀的PWM控制。通过控制开关元件的通断时间比,以获得色某一段时间内流量的平均值,进而实现对下一级执行机构的控制。该控制方式邑有不堵塞、抗污染能力强及结构简单的优点。但是也存在以下不足:一方面,茸速开关阀的PWM控制最终表现为一种机械信号的调制,易于诱发管路中的压力脉冲和冲击,从而影响元件自身和系统的寿命及工作的可靠性;另一方面,元件的输入与输出之间没有严格的比例关系,一般不用于开环控制。除此之外,控制特性受机械调制频率不易提高的限制。
  (2)液压机步进电动机直接数字控制。这种方法利用数字执行元件步进电动机(或者加适当的旋转一直线运动转换机构)驱动阀芯实现直接数字控制。由于这类数字控制元件一般按步进方式工作,因而常称为步进式数字阀。
   液压机电液控制元件主要分为电液比例/伺服控制元件和数字控制元件两大类。前者的输出信号与输入信号之间成连续的比例关系;后者接收方波信号或脉冲信号控制,其输出信号为开关状态或与输入的脉冲数成离散比例关系。因而数字元件又可分为液压机高速开关元件和液压机离散式比例控制元件。离散式比例控制元件一般又分为阀组式和步进式两种。
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