使用负开口阀来消除漂移现象是一个很诱人的想法。负开口阀在零点附近存在死区,阀芯在死区内时,油路不接通,如图2所示。有些阀的死区很大,要在控制信号为最大值的20%时,油路才会接通。负开口阀不适用于在阀零点位置时需要来回移动阀芯以控制位置和压力的情况。
图2a. 带有死区的阀在零点附近较难控制
很多运动控制器内部包含有死区参数并能对其提供补偿。在上文提到的例子中,当需要打开阀时,控制信号可以直接阶跃至最大值的20%。不过,阀芯始终需要一定的时间来打开阀口,所以这种方法的帮助并不算太大。通常,为了实现对活塞位置及压力的控制,控制器必须控制阀快速的将油液引入活塞缸中。这意味着阀芯必须在自身最大行程40%的范围内快速移动。
当阀芯处于死区时,阀口互不接通。这段时间内(大概为几毫秒),位置或压力传感器测得的信号为零。阀的生产厂家通过测量阀芯滑动的快慢来评价阀的性能。但有些时候,阀在零点位置附近控制流量的能力更为重要。负开口阀在零点附近的性能与控制信号并不是线性关系,如图2(a)所示。由于其在零点位置的响应和传递函数呈非线性,所以应避免在伺服系统中使用负开口阀。在伺服系统中更适合使用零开口阀,如图2(b)所示。
图2b.零开口阀零点附近的不连续性最小
只有当阀芯单向滑动且滑动区域固定时,负开口阀的死区才可以被可靠的控制。速度控制就是以这种方式进行控制的例子,执行元件的运动速度由阀芯的偏移量决定。在阀的A口和B口间存在阻尼孔的情况下,有死区的阀同样可以用于压力控制。阀芯必须滑过死区,使通过阻尼孔泄漏的液压油可以用于补偿并保持压力。
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