新型电液比例控制器的研究设计

电液比例控制原理与要求

　　液压控制系统中两个重要的被控参数是压力与流量，而控制上述两个参数的基本手段是对流阻进行控制。目前生产上实用的可控流阻结构形式主要是机——液控制式的间隙型流阻。它利用控制固体部件的运动或变形来实现对流阻的控制，而这种运动或变形大多采用电磁式设计，利用电磁力与弹簧力相互平衡原理来改变可控流阻的液阻。

　　完成这一功能的电磁铁亦称作比例电磁铁。由于它结构尺寸一般比较大，所以运动惯性和磁滞也大，存在粘滞摩擦等影响比例阀性能响应的因素。为了减小磁滞和摩擦力对比例阀性能的响应，通常需要在控制信号中叠加颤振信号，比如正弦波或三角波，其频率一般为100Hz～200Hz，振幅约为额定控制信号的10％～20％。

　　这里就介绍一种新型的电液比例控制器设计。

正弦颤振信号发生器

　　一个正交振荡器，它可以产生两个相差90°的正弦波，即一个正弦波，一个余弦波。

　　当R₁C₁=R₂C₂时，同相积分器的输出U₀₁为：

　　反相积分器的输出U₀：

　　对式(2)进行两次求导后可得：

　　当取R1=R2=10 K，C1=C2=C3=0.1μF时，根据颤振频率f0=100～200Hz的要求，R3的调节范围由式(4)可得：

控制信号的产生

　　比例阀的直流控制电压UD与正弦颤振信号Ui通过反相加法运算电路进行叠加，为了满足相位要求，其后又增加反相器。

　　其中：

输出电路

　　输出电路是将控制电压信号转换成比例阀线圈的直流电流输出。电流的表达式应为：

　　R₀、L₀分别为比例阀线圈的电阻与电感，Uip即为式(10)所示的控制信号。

　　假设IC是理想的运算放大器，则在T点和F点各自电流总和为零，则在同相输入端T点，有：

在反相输入端F点有：

式中：

ID——直流电流的控制分量，单位A

Im——颤振电流幅值，单位A

ω₀——颤振电流角频率，单位1／s

I_D、I_m及ω₀应根据比例阀的技术参数与电路结构进行计算调整。

试验与结论

　　利用上述思想，我们为国产BY-6A型电液比例溢流阀设计了比例控制器，其主要技术参数为：ID=0.81A，Im=0.015A，ω0=300π。试验结果表明，该控制电路工作稳定，性能可靠，调整方便，能满足比例控制的要求，并将投人生产应用。