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阿托斯比例閥:
簡(jiǎn)單聊聊比例閥的死區(qū)及其補(bǔ)償問(wèn)題
比例閥與伺服閥相比,成本較低,不僅在于其先導(dǎo)級(jí)的區(qū)別(比例電磁鐵和力矩馬達(dá)),其滑閥級(jí)也不一樣。比例閥一般有5%-10%的死區(qū),這主要是由比例電磁鐵的死區(qū)和滑閥的死區(qū)導(dǎo)致的。這種死區(qū)在用于速度控制的系統(tǒng)中并無(wú)太大影響,但是在位置控制或者力/壓力控制的閉環(huán)系統(tǒng)中,由于此時(shí)閥工作在零位區(qū)域,此時(shí)的死區(qū)就會(huì)導(dǎo)致控制精度下降,甚至是導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。
死區(qū)補(bǔ)償前的曲線
隨著電子技術(shù)和軟件技術(shù)的發(fā)展,對(duì)死區(qū)補(bǔ)償已不再困難。死區(qū)補(bǔ)償主要有兩種方式,變?cè)鲆婵刂坪托盘?hào)疊加方式。當(dāng)然,現(xiàn)在還有模糊控制等其他先進(jìn)策略。對(duì)于軟件實(shí)現(xiàn)方法,變?cè)鲆婵刂戚^為簡(jiǎn)單,比如死區(qū)為-10%~+10%的閥,在死區(qū)之外,假設(shè)控制器偏差信號(hào)增益為K1;當(dāng)閥芯進(jìn)入死區(qū)(正負(fù)10%區(qū)域)內(nèi),增益為K2,K2>k1,由于此時(shí)閥的信號(hào)較大,這時(shí)閥芯會(huì)迅速越過(guò)死區(qū)。也即從-10%跳變到+10%。補(bǔ)償后的曲線:
也可以通過(guò)硬件電路實(shí)現(xiàn),即信號(hào)疊加法,
位移疊加分解
在正常增益基礎(chǔ)之上,再疊加一個(gè)合適的信號(hào),使得閥消除死區(qū)區(qū)域。具體可參見(jiàn)公眾號(hào)文章《比例閥死區(qū)補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)》一文。需要說(shuō)明的是,電氣或者軟件上的補(bǔ)償,并不能彌補(bǔ)機(jī)械上死區(qū)帶來(lái)的問(wèn)題。不管是變?cè)鲆娣椒?,還是信號(hào)疊加法,其本質(zhì)都是讓閥芯從一側(cè)死區(qū)跳到另一側(cè)死區(qū),比如上文中提到的-10%跳到+10%,當(dāng)通過(guò)死區(qū)補(bǔ)償后的比例閥用于閉環(huán)系統(tǒng)中時(shí),由于閥工作在零位附近,此時(shí)閥芯會(huì)一直在-10%~+10%之間的位移區(qū)域內(nèi)來(lái)回跳變,雖然此時(shí)流量上看起來(lái)并無(wú)死區(qū),但是在位移區(qū)域上(把時(shí)間軸放大到ms級(jí)),是能看出上升和下降斜率的,這在一定程度上會(huì)影響閉環(huán)系統(tǒng)的響應(yīng)。除此之外,閥芯在物理空間上,是在-10%和+10%的位移區(qū)間來(lái)回跳變,也會(huì)導(dǎo)致閥芯的磨損,從而影響閥芯的使用壽命。再者,閥芯在正負(fù)10%的區(qū)域內(nèi)跳變,也會(huì)影響控制精度??偠灾胩岣唛y的質(zhì)量,想辦法減小閥的死區(qū)(尤其是滑閥遮蓋導(dǎo)致的死區(qū))是不可避免的。即使很困難,也要想辦法攻克。
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