基于正弦颤振信号发生器实现新型电液比例控制器的方案设计

出处:电子设计应用 发布于:2020-11-30 15:05:11

  随着机电液一体化技术的发展,电液比例控制技术的应用越来越广泛。电液比例控制系统范围较广,在液压传动与控制过程中,系统能够接受模拟信号或数字信号,使输出的流量或压力连续成比例地变化,都属于此类。该控制系统的优点是充分利用了液压控制与电气控制的长处,即功率传递靠液压,信号处理靠电气的优化措施。

  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

  ID、Im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。


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