气比例阀伺服阀的工作原理.docx

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1、典型电-一气比例阀、伺服阀的工作原理电一气比例阀和伺服阀按其功能可分为压力式和流量式两种。压力式比例/伺服阀将输给的电信号线性地转换为气体压力；流量式比例/伺服阀将输给的电信号转换为气体流量。由于气体的可压缩性，使气缸或气马达等执行元件的运动速度不仅取决于气体流量。还取决于执行元件的负载大小。因此精确地控制气体流量往往是不必要的。单纯的压力式或流量式比例/伺服阀应用不多，往往是压力和流量结合在一起应用更为广泛。电气比例阀和伺服阀主要由电机械转换器和气动放大器组成。但随着近年来廉价的电子集成电路和各种检测器件的大量出现，在1电一气比例/伺服阀中越来越多地采用了电反馈方法，这也大大提高了比例/伺服

2、阀的性能。电一气比例/伺服阀可采用的反馈控制方式，阀内就增加了位移或压力检测器件，有的还集成有控制放大器。一、滑阀式电一气方向比例阀流量式四通或五通比例控制阀可以控制气动执行元件在两个方向上的运动速度，这类阀也称方向比例阀。图示即为这类阀的结构原理图。它由直流比例电磁铁1、阀芯2、阀套3、阀体4、位移传感器5和控制放大器6等赞成。位移传感器采用电感式原理，它的作用是将比例电磁铁的衔铁位移线性地转换为电压信号输出。控制放大器的主要作用是：1）将位移传感器的输出信号进行放大；2）比较指令信号Ue和位移反馈信号Uf,得到两者的差假U;3）%放大，转换为电流信号I输出。此外，为了改善比例阀的性能，控制

3、放大器还含有对反馈信号Uf和电压堂U的处理环节。比如状态反馈控制和PID调节等。带位置反馈的滑阀式方向比例阀，其工作原理是：在初始状态，控制放大器的指令信号UF=O,阀芯处于零位，此时气源口P与A、B两端输出口同时被切断，A、B两口与排气口也切断，无流量输出；同时位移传感器的反馈电压Uf=Oo若阀芯受到某种干扰而偏离调定的零位时，位移传感器将输出一定的电压Uf,控制放大器将得到的U=-Uf放大后输出给电流比例电磁铁，电磁铁产生的推力迫使阀芯回到零位。若指令e0,则电压差Au增大，使控制放大器的输出电流增大，比例电磁铁的输出推力也增大，推动阀芯右移。而阀芯的右移又引起反馈电压Uf的增大，直至Uf

4、与指令电压Ue基本相等，阀芯达到力平衡。此时。Ue=Uf=KfXfKf为位移传感器增益)上式表明阀芯位移X与输入信号Ue成正比。若指令电压信号Ue0,控制放大器输出电流I增大，使-电一气比例阀的阀芯左移，气源口与A之间的节流面积增大，气缸A腔的压力Pa升高并推动活塞右移。气缸活塞的右移又使反馈电压信号Uf增大，因此电压偏右U减小，直至AU几乎为零（采用PID调节的控制放大器可将稳态偏差调节至零）。当给定的输入信号小于反馈信号Uf时AU0,同样通过类似于上述的调节过程使偏差趋于零。因此在稳定时，AU=O即Ue=f=KX（K为常数）这就实现了输入信号Uf对气缸活塞位移X的比例控制。上述的调节过程是在一段很短的时间内完成的，故只要输入信号Ue的主要频率分量在系统的频宽之内，气缸活塞位移就可以跟踪Ue的变化。