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技術(shù)文章

比例閥和伺服閥的區(qū)別

閱讀:993          發(fā)布時間:2012-11-9

比例閥和伺服閥的區(qū)別                                                                                                                                         比例閥多為電氣反饋,當有信號輸入時,主閥芯帶動與之相連的位移傳感器運動,當反饋的位移信號與給 定信號相等時,主閥芯停止運動,比例閥達到一個新的平衡位置伺服閥,閥保持一定的輸出; 伺服閥有機械反饋和電氣反饋兩種,一般電氣反饋的伺服閥的頻響高,機械反饋的伺服閥頻響稍低,動作 過程與比例閥基本相同。 區(qū)別:一般比例閥的輸入功率較大,基本在幾百毫安到 1 安培以上,而伺服閥的輸入功率較小,基本在幾 十毫安; 比例閥的控制精度稍低,滯環(huán)較伺服閥大,伺服閥的控制精度高,但對油液的要求也高。 我從結(jié)構(gòu)上理解比例閥的閥芯是靠電磁力和液壓力及彈簧力來實現(xiàn)平衡的,而伺服閥是靠液壓力來平 衡的,所以比例閥在控制大流量高壓力上沒有優(yōu)勢;還有比例閥zui早的產(chǎn)品是開式的,這應該是為什么叫 比例閥的原因;在應用上,伺服閥用的更廣,不僅能夠用于的位置,速度等控制,還具有隨動作用, 所以像你開的汽車助力轉(zhuǎn)向就是一個隨動伺服系統(tǒng),這是比例閥難以實現(xiàn)的。
      實現(xiàn)油缸上下運動可以通過閥在不同位置而使得油路切換而實現(xiàn), 這樣的閥采用普通換向閥就可以實現(xiàn)了, 而伺服或者比例閥的作用是不僅可以控制油缸的方向,還可以控制閥的開度,從而可以控制流量 (工作狀態(tài)保持不變下) 。 您提到的閥的反饋的確只能決定閥是否到位,而并不能控制系統(tǒng)的狀態(tài),因為即使閥的開度準確,但 是真正到作動器內(nèi)的流量也受到泵壓力、管路消耗、負載變化等等多種因素的影響,因而要實現(xiàn)的位 置或者速度控制,還需要另外一個避環(huán)回路——系統(tǒng)避環(huán),針對位置和速度,現(xiàn)在有成型的速度和位置控 制板來實現(xiàn)。您說的“做的再也只是閥本身的問題,對于受控對象來說卻不好辦”,這沒錯,但是作動 器的位移并不對應伺服閥芯的位移,因為閥芯開啟油口后即使不在運動,作動器也會始終保持運動勢,就 像家里的水,擰開了誰就會一直流。 比例閥沒有了伺服閥的閥芯位置避環(huán),它是靠較大的、控制供給比例閥芯的電流量來控制相對準確的 閥芯位置而簡化的設計形式。比例閥不用配固定的作動器,實現(xiàn)位置和速度控制也還是需要系統(tǒng)避環(huán)。 2 比例閥和伺服閥是不是都需要放大器。其輸入控制信號為 4-20MA 呢還是 0-10V ?是不是沒有 -10V-+10V 是這樣嗎? 比例閥和伺服閥輸入控制信號有 4-20MA ,0-10V ,-10V-+10V ,其中電流輸入信號抗干擾強,但相應的 價格貴點, 內(nèi)部線圈是可以是一個也有的是兩個,很多三位閥只用一個線圈,靠電壓反相控制兩邊位置, 三位閥更多的是兩個線圈布置在三位閥的兩邊,但線圈可以是單獨控制,也可以是串聯(lián)或并聯(lián)控制。其實 比例閥和伺服閥現(xiàn)在很難區(qū)分,可能驅(qū)動方式是*差別,伺服閥是力矩馬達,比例閥是比例線圈,伺服 閥是噴嘴檔板,響應高點,比例閥是滑閥,但說到控制精度,比例閥可能還要高點,特別是在兩極反饋閥 中,因為先導極的比例閥反饋是電位移傳感器,而伺服閥是機械式的反饋桿,所以在一些參數(shù)如重復精度, 滯環(huán),線性度比例閥比伺服閥好,但 BODE 圖上的曲線伺服閥好些 比例閥和伺服閥輸入控制信號如果通過電位器輸入很多是 0-5V 或-5V-+5V, 通過改變放大器上的比例 增益調(diào)整使其到 0-10V,比例閥和伺服閥可以是內(nèi)反饋也可以外接外反饋,在一些控制要求不很高的場合 可以采用內(nèi)反饋閥并在閥下疊加一個壓差補償器實現(xiàn)與外界壓力無關的速度控制,如果要用外閉環(huán),那么 比例閥還要外加一個 PID 控制板,價格很貴,在一些流量很大的壓鑄機上(4000L/MIN-12000L/MIN) ,其 比例伺服閥都是兩極內(nèi)閉環(huán),因為外環(huán)來不及。 比例閥有較大的零位死區(qū)(約 20%),而伺服閥則無。從控制來說,比例閥不適合于位置控制。 就是說其動作方向是靠兩個線圈分別動作來改變油路實現(xiàn),而不是受其輸入控制信號實現(xiàn),
    關于比例閥與伺服閥,一些粗淺的看法: 1, 一種認識:“伺服閥一直以來代表了液壓界的zui高水平”。在工廠技術(shù)設計人員都懷著敬畏崇敬的心理 談論伺服閥,液壓控制雖然是一門傳統(tǒng)的機械學科,但技術(shù)也在不斷進步發(fā)展,需要大家在網(wǎng)上多交流共 享新技術(shù)新成果,更新舊觀念,如北京億美公司的數(shù)字油缸新技術(shù),*不同于傳統(tǒng)伺服閥,教科書上沒 有介紹,大家也只有到了網(wǎng)上才有機會接觸了解。 2, 第二種認識:“伺服閥無死區(qū)而比例閥有zui大到 20%的死區(qū)”。早期的比例閥閥體與閥芯不好配合加工, 閥芯與閥體難于實現(xiàn) 0 遮蓋,但現(xiàn)在的做法是比例閥閥芯與閥體之間再增加一個淬硬的閥套,閥套與閥芯 在外配合精密加工后再壓入閥體,早就實現(xiàn)比例閥 0 遮蓋了。 3, 第三種認識:“因為比例閥存在死區(qū)所以比例閥只適合速度控制而不適合于位置控制”。既然比例閥早 就解決 0 死區(qū)問題,上面的認識就是誤區(qū),現(xiàn)在的實際應用比例閥同時用于速度位置壓力控制的例子比比 皆是。 4, 第四種認識:“伺服閥帶隨動反饋,比例閥就是簡單的比例”。“比例”與“伺服”的名字是歷史原因造成的, 不必老是糾纏在名字上的區(qū)別,在我看來,比例閥是一種伺服閥,伺服閥也是一種比例閥,甚至比例閥就是伺服閥,伺服閥就是比例閥。比例閥不照樣帶 LVDT 位移傳感器嗎?電位移反饋比伺服閥的機械反饋桿 精度更高吧?如果要設計選型,只需查流量增益,壓力增益和伯德曲線及其他性能參數(shù),管它是比例閥還 是伺服閥。 5, 第五種認識:“比例閥電磁力與彈簧力平衡,伺服閥與液動力平衡”。先導級的比例閥電磁力是與彈簧 力平衡的,但伺服閥的力反饋桿不也是一種彈簧嗎?伺服閥的力矩馬達也是與這種反饋桿的彈簧力矩來平 衡的,只是同功率的力矩馬達的質(zhì)量比比例閥電磁線圈小,力反饋桿的剛度比比例閥的螺旋彈簧大,所以 伺服閥的固有頻率比比例閥高,這也是伺服閥的頻響可以在 100HZ 以上而比例閥頻響在 100HZ 以下的原 因,這是我認為目前伺服閥*的指標高過比例閥的地方,但伺服閥帶來相應的代價后果是:力矩馬達功 率偏?。ㄟ@也是北京億美公司的數(shù)字閥采用輸入功率大得多的數(shù)字步進馬達的原因之一吧?) ,造成伺服閥 二級主閥壓降加大,況且大功率的比例閥線圈可靠性大大優(yōu)于力矩馬達。 6, 要*揭開比例閥與伺服閥的外皮,需要參考《自動控制原理》及《液壓控制系統(tǒng)》 (甘肅工大王春行 主編)書籍,看懂了這兩本書,立馬就可以成為比例伺服方面的理論專家了,書里有詳細的公式分析,但 如果對高階微分方程的解,拉普拉斯積分變換,傅立葉積分變換,復變函數(shù)等不熟悉的話,根本無法讀懂, 對于我們這些大學不是學液壓專業(yè)的來說要費一番很大的工夫,本人就是因為線性代數(shù)沒學好,對自動控 制原理上利用矩陣來判斷系統(tǒng)穩(wěn)定的方法到現(xiàn)在還沒搞清楚。 

 

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