关于阀问题的真相——正确选用液压阀实现精确控制

DELTAMOTION

仅靠高性能的运动控制器是无法保证液压系统整体性能的。即使是最好的控制器也无法弥补液压系统设计和元件选型上的缺陷。就像在《选择合适的液压阀》中提到的那样，伺服比例阀的特性对闭环运动系统的性能影响极大。有时设计者选择的元件，比如平衡阀，会影响比例阀和伺服阀的运作。紧迫的设计时间会导致系统设计和元件选型上存在缺陷。这使设计者需要花费大量时间来获得所要求的系统性能。对液压阀更好的理解，能缩短系统的设计周期并获得更精确的动作精度。

关于阀的漂移问题

漂移是液压控制系统中一个比较棘手的问题。这里将讨论两种不同类型的漂移，一种是相对来说比较简单的执行机构的连续漂移，另一种是比较难理解的零点漂移。在没有控制信号（电源未接通）的情况下，如果阀不在中位会使液压缸出现缓慢移动或漂移的现象，从而导致执行机构的漂移。有些时候，我们希望存在这种漂移，比如预置零点位置以便让活塞杆在失去控制信号后可以缩回到安全位置。

但当漂移率过大或漂移方向相反时，系统就会出问题。比如说，当漂移率过大时，控制信号的10%需要用来补偿漂移，即用来抵消活塞的反向运动力，而只剩下90%的控制信号去带动执行机构向与漂移方向相反的方向运动。也就是说，执行机构只会以预设速度的90%运动。因此，在要求执行元件快速运动的场合，使用明显存在零点漂移的阀，会阻止执行机构到达期望的最大速度。

调整阀的零点十分简单，只需要调整伺服阀的调节螺母或调整比例阀放大器的旋钮就可实现。先将控制电流调至零，然后调整螺母或旋钮直至执行机构停止漂移即可。或者也可以固定系统执行机构的位置，然后调整螺母或旋钮直到控制电流为零即可。也可以通过在运动控制器中调整偏移及零点参数进行补偿。但是这种方法无法消除上文提到的速度限制的缺陷。

如果运动控制器在闭环算法中存在积分环节，它会自动补偿漂移。然而，滥用积分环节去补偿漂移会导致意想不到的结果。例如，因为在开环控制下并不带有积分控制环节，所以在缓慢移动或使用开环控制的工作循环内的任何部分，零点位置都无法得到修正。因此，最好不要依赖使用闭环控制的PID积分环节补偿漂移，比较好的方法是通过调整阀的零点位置或调节运动控制器的漂移参数来补偿漂移。

零点状态不断变化的漂移状态，叫做零点漂移。零点漂移是一个更加严重的问题。零点漂移可能由背压、液动力或缺少对阀芯的控制等因素引发。在保持位置不变或压力恒定的情况下，零点漂移会导致控制器输出处于不断变化的状态。即使使用自带补偿的高性能控制器，零点漂移也会影响位置控制或压力控制的精度及可重复性。

减小零点漂移对提高阀芯的控制精度至关重要。在高性能的伺服比例阀控制器内部，带有即能响应控制信号又能驱动阀芯运动的控制环节，如图1所示。

图1. 比例伺服阀与运动控制器及液压缸组成的典型闭环控制系统

理想状态下，当控制信号为50%时，阀芯会移动到最大流量+50%的位置，假如让控制信号归零，阀芯则回到零点位置或中位。这时，阀芯越靠近零点位置，位置误差越小，需要的补偿力也越小。但如果补偿力过小，就不足以克服实际摩擦力或液动力，这样就会产生一个微小的零点误差。因为控制器并不能产生足够的力来消除零点误差，那么只带有比例控制的阀就无法保证精确的位置控制。带有积分环节的PI比例控制器中的积分环节，能够缩小实际位置与期望位置的误差并使零点漂移最小化。本文摘自《流体动力运动控制实用设计指南》，该书可到DELTAMOTION.COM  官网申请获得。

back2049

如果是压力闭环，是否选双折线阀芯，增益平缓的控制效果更好

DELTAMOTION

back2049 发表于 2015-9-22 08:32
如果是压力闭环，是否选双折线阀芯，增益平缓的控制效果更好

- 本文出自液压圈，原文地址：https://www.iyeya.cn/thread-30665-1-1.html    请参考这个帖子，不局限品牌，只看性能。

back2049

DELTAMOTION 发表于 2015-9-22 14:57
- 本文出自液压圈，原文地址：https://www.iyeya.cn/thread-30665-1-1.html    请参考这个帖子，不 ...

其实我想比较的是仅压力闭环控制时是双折线好还是线性的好

DELTAMOTION

back2049 发表于 2015-9-22 17:58
其实我想比较的是仅压力闭环控制时是双折线好还是线性的好

肯定是线性的好

back2049

DELTAMOTION 发表于 2015-9-23 14:36
肯定是线性的好

704所PPT上说是双折线压力增益小不容易超调适合压力控制

PEN

力或压力控制只用到小于5％的滑阀阀芯行程。对于力或压力控制来说，最重要的是阀应该具有零重叠或负重叠，以及极小的滞后。
双增益或双线性阀无助于力或压力的控制。现代液压运动控制器具有16位DAC数模转换对线性阀芯进行精确控制，所以输出信号分辨率是没有问题的。
对于双增益阀而言，控制器必须使用两套控制增益参数来对位置和速度进行准确的控制，而要实现这样的控制是非常困难的。
现代运动控制器的自动增益优化功能，只有在使用零重叠和低滞后的线性阀的前提下，才能达到最佳的效果。

鸿鹄重工

任何比例阀都有漂移，特别是竖直安装的比例方向阀，那么，调零点是比较直观的处理方法。
文中前面提到，不要滥用PID的积分环节，后文有提到使用PI的积分环节进行补偿，小弟不明，为何前后矛盾呢？

PEN

鸿鹄重工 发表于 2015-9-28 16:38
任何比例阀都有漂移，特别是竖直安装的比例方向阀，那么，调零点是比较直观的处理方法。
文中前面提到，不 ...

积分增益应被用于阀在稳定状态下的漂移，但积分增益对动态运动的响应时间太长，而且只有在出错时才有变化。在加速时，积分增益会把误差累积起来。而在减速时，误差必须通过超调目标位置来得以降低。加速时青色和红线之间的区域面积和减速时青色和红色线之间的区域面积相等。如果使用优化的前馈增益，则来于自积分增益的控制输出在运动过程中不应改变。

这个仿真是模拟一个0.1伏或1％漂移的阀。第二个曲线图中棕色线是积分增益对控制输出的作用。而在第一个曲线图中，前馈增益被优化了，因此不存在需要由积分增益来积累的误差。这时也没有过冲，因为不存在积累误差。第二个曲线图没有使用前馈，积分增益会累积误差，但速度不够快。当减速时，实际位置超调于目标位置，以减少累积误差使之回0。

获得由积分误差修正过的控制输出曲线绘图，对调整前馈是很方便的。如果匀速期间积分增益在累积误差，那么必须对速度前馈进行调整。如果加速期间积分增益在累积误差，那么必须对加速度前馈进行调整。

BBSIYEYA

伺服入门 ，学习中。。。