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1、电压电压 0-10V0-10V 电流电流 200MA-1000MA200MA-1000MA 控制的液压比例阀的技术交流控制的液压比例阀的技术交流电液比例阀可以采用性价比高的螺管式比例电磁铁进行控制，构成比例溢流阀、比例流量阀、比例方向阀等。在一般工程技术只需对力、位移、速度等参量进行控制，对动态性能要求不高，所以电液比例阀能满足要求，因此已被广泛采用。电液比例控制的核心是控制电流。模拟式控制功率输出级到比例阀线圈的电流是连续的，功率器件功耗大，需加装散热装置。而 PWM 控制功率输出级为开关型结构，功耗小；PWM 信号中包含了同频率的脉动量，无需另加颤振信号，抗干扰和抗污染能力强，滞后时间短，
2、重复精度高；由于采用数控，与计算机连接方便，可实现程序控制。一、电液比例阀的结构及控制器特点一、电液比例阀的结构及控制器特点比例阀的结构如图 1 所示，是一个三通阀。两个比例电磁铁分别控制阀芯的双向运动，两端分别有对中复位弹簧。它也可当二通阀用作阀口，并对称的分为两组，在轴线方向相对错开一定的距离，既保持了较高的分辨率，又获得了较大的控制流量输出。比例电磁铁能根据电流的大小产生相应的电磁力，从而能按比例进行控制。电液比例阀控制器主要解决快速性、电磁滞环和摩擦滞环以及超调量较大的问题。而其控制作用的优势，直接影响到比例阀的工作性能和可靠性。采用先进可控的 PWM 技术，在输出电路上产生可变的开关
3、电压，使功率放大管只处于饱和导通和截止状态，所以功率低、不需加散热片，这样可提高功放输出开关电压 U 及缩短电流上升的时间，使输出响应加快，并提高抗干扰能力，另一方面，功放电压 U 加在比例电磁铁线圈上，由于线圈上的电感作用使其电流 I 变为小幅度充放电波动的叠加交流信号的直流电流，起到颤振作用，能够有效降低摩擦，减少磁滞和死区现象，提高电磁铁灵敏度。颤振作用的效果取决于电流波动的频率和幅值，频率低和幅值大时效果明显，但频率太低、幅值过大时又会引起系统不稳。通常将方波频率选取在电磁铁芯无阻尼自然频率的 1.22 倍范围。二、电液比例阀线圈的电流模型二、电液比例阀线圈的电流模型比例阀线圈的电压波
4、形为周期一定、脉冲宽度可控的矩形波。由于脉冲周期远小于阀芯的响应周期，所以阀芯的运动只响应 PWM 信号的平均值。PWM 电路基本的形式如图 2 所示。PWM 信号控制着开关管的导通与截止。占空比 式中：tH三级管导通时间；tMPWM 周期，tM=tH +tL (tL为三极管关断时间）。由图 3 可知，当占空比 D 和周期 t 取值比较合适时，可使比例阀电流保持在平均值。当占空比从 0 到 100变化时，平均电流 I 可以从 0 变化到稳态电流 U/RL。取U=24V, R L=12，图 4 给出了 D、I 的仿真关系曲线。可以看出 tM与 t（比例阀时间参数）的比值越小，I 与 D 的关系越
5、接近直线。当 tM与 t 的比值较大时，占空比只能在某个范围内取值，平均电流 I 才与占空比 D 成近似直线关系。占空比 D 的大小可通过对单片机的定时器编程来改变，t 的大小可以通过在线圈上串联电阻来改变。三、基于三、基于 PWMPWM 控制的电液比例阀的流量特性曲线控制的电液比例阀的流量特性曲线图 5 所示为一基于 PWM 控制的电液比例阀的流量特性曲线，当占空比较小时，存在着流量死区，占空比较大时存在着流量饱和现象。这是因为施加给阀的控制信号是矩形电压波，对应于此电压波，阀线圈上的电流只能相对缓慢地增大，当大到一定程度才能产生足够的电磁力来克服弹簧力，而使阀芯移动。阀芯移动时间的滞后不仅
6、影响液压系统的动态性能，而且降低控制精度，为了提高控制精度，必须设法消除或减少阀的时间滞后，常用的方法如下。1对滞后时间进行补偿。这一方法首先测定阀滞后时间。在决定占空比 D 时，根据滞后时间，预先加宽调制脉冲幅以抵消滞后时间的影响。2差动 PWM 控制方法。采用对时间滞后进行补偿虽然可以消除死区现象，但是阀的流量特性曲线的非线性并未得到改善。采用差动 PWM 控制方法后，有望使该问题得到改善。四、结论四、结论使用电压电压 0-10V0-10V 电流电流 200MA-1000MA200MA-1000MA控制的电液比例阀结构简单、成本低，对一般的工业可满足要求，对于精度及动态特性要求很高时可采用闭环控制解决。另外它还有可与计算机直接接口、抗污染性能强、增益特性改变灵活等优点，故有着广泛的应用前景技术交流请联系山东山联机器人技术有限公司 13070831010 李总工
