关于死区问题

rk9004

请教高人
都说比例阀有10-20%的死区。并且死区会影响位置精度。我想请教下：死区究竟是如何影响位置精度的？

PEN

当误差小，控制信号将是小的。如果控制信号1伏和死区为15％（1.5volts），则系统将不会移动。
假定控制器增益被设定为输出1伏为错误的每10毫米。如果死区为15％的误差将需要15毫米前阀将开始流过的油。该错误可能永远不会被还原为0，因为当控制信号是-1.5volts和1.5volts之间的阀将不会流动的油。
增加控制器增益为2伏误差10毫米会死区减少7.5毫米，但终究会有振荡。

When the error is small the control signal will be small.  If the control signal 1 volt and the dead band is 15%(1.5volts) then the system will not move.
Assume the controller gain is set to output 1 volt for every 10 millimeters of error.   If the dead band is 15% the error would need to be 15mm before the valve would start to flow oil.   The error could never be reduced to 0 because the valve would not flow oil when the control signal is between -1.5volts and 1.5volts.
Increasing the controller gain to 2 volts for 10 millimeters of error would reduce the dead band to 7.5 millimeters but eventually there will be oscillation.

mars_haha

我觉得死区不会影响定位精度。
从电气方面可以将死区的电压作为偏执加上。见附件deltamotion中，RMC150的参数设置。但是我感觉死区对于系统的响应时间应该是有影响的。
有死区意味着阀是正遮盖，阀要移动时，肯定要越过这个死区，这个是需要时间的,在有往复运动高频率的疲劳试验机中，这个肯定是不合适的。
另外有个问题，感觉delta在设计的时候，死区是按照对称设计的，在我们现场试验中，伺服阀在开始运行的过程中，死区是对称的，
运行了一段时间，由于磨损情况等原因，死区就不对称了。我感觉最好正负死区最好分开。
不知道PEN是怎么看这个事？

PEN

mars_haha 发表于 2016-4-9 08:30
我觉得死区不会影响定位精度。
从电气方面可以将死区的电压作为偏执加上。见附件deltamotion中，RMC150的 ...

谢谢，
是的，RMC以及一些阀放大器具有一个死区消除，可以显著减少误差。它仍然需要时间阀门转向从+ 20％到-20％。此外，如果在死区容差为0的阀门会振动作为+ 20％之间的阀芯移动至-20％。死区公差避免了有让控制信号下降的误差是死区容差范围内的振动。
Thank you,
Yes, the RMC and some valve amplifiers have a dead band eliminator that can reduce the error significantly. It still takes time for the valve to shift from +20% to -20%.  Also, if the dead band tolerance is 0 the valve will vibrate as the spool shifts between  +20% to -20%.   The dead band tolerance avoids the vibration by having letting the control signal drop as the error is within the dead band tolerance.

rk9004

PEN 发表于 2016-4-9 10:16
谢谢，
是的，RMC以及一些阀放大器具有一个死区消除，可以显著减少误差。它仍然需要时间阀门转向从+ 20 ...

假如比例阀死区电压是2V,额定电压10V,那么越过死区后，比例阀流量是否可以随放大器输出的电压0-10V之间进行0-额定流量变化？还是说放大器只能在2-10V变化，放大器电压低于2V，比例阀零流量？我认为可以在0-10V之间变化，那么对于位置误差就不会有影响。（前提是比例阀没有回到中位）

back2049

即使加了偏置，阀的机械结构上面的盲区还是要经过的，只不过在闭环控制时不是通过PID去计算补偿，而是通过开环的方式补偿了，虽然可以提高控制精度，但是影响到位时间，定位时精度肯定不如零遮盖阀芯

rk9004

back2049 发表于 2016-4-14 11:27
即使加了偏置，阀的机械结构上面的盲区还是要经过的，只不过在闭环控制时不是通过PID去计算补偿，而是通过 ...

没有理解你的解释。如果是带反馈的闭环控制策略怎么能在一个过程中由闭环变成开环呢？而且死区对精度的影响没有说明白。

PEN

这些图表显示死区消除器是如何工作的。两个图是相同的，除了在下面的曲线图示出了更多的细节。
有2个水平线。当控制输出是两条水平线之间有除了一些泄漏没有流动。
我使用比例仅控制。增益是每个错误的毫米波4％的延伸或正方向，在该回缩或负方向每误差毫米的5％。
红线表示控制输出作为仅误差的函数。没有死消除。当误差为+5毫米控制输出为20％的流动将停止。误差为5毫米或可能少一点，但这实在是太多了。
绿线表示控制输出作为误差的函数和死区消除器。控制输出将总是大于20％时出现错误。但是，作为误差-0.01毫米和0.01毫米之间进入阀门将振动。不是很好。
蓝色虚线显示了死区消除器和死区公差设定到2毫米控制输出。这是很容易看出，控制输出将是20％以上，只要误差大于1.33毫米更大。这比不具有死区消除器好得多。作为这样的错误是毫米-1.3和1.33之间，并在阀将关闭，以便使活塞将停止。会有什么样用如图所示绿线无死区发生耐受性无振动。
带死区耐性的死区消除将约1/4到1/3误差减少由于死区无振动。
These graphs show how the dead band eliminator works.  The two graphs are the same except the lower graph shows more detail.
There are 2 horizontal lines.   When the control output is between the two horizontal lines there is no flow except for some leakage.
I am using proportional only control.  The gain is 4% per millimeter of error in the extend or positive direction and 5% per millimeter of error in the retract or negative direction.
The red line shows the control output as a function of error only.  There is no dead and eliminator.  When the error is +5 millimeters the control output is 20% the flow will stop.   The error will be 5 millimeters or maybe a little less but this is too much.
The green lines shows the control output as a function of error and the dead band eliminator.  The control output will always be greater than 20% whenever there is an error.   However, the valve will vibrate as the error goes between -0.01 millimeters and +0.01 millimeters.   This is not good.
The dashed blue line shows the control output with the dead band eliminator and dead band tolerance set to 2 millimeters.  It is easy to see that the control output will be over 20% as long as the error is greater than 1.33 millimeters.   This is much better than the having no dead band eliminator.   As so as the error is between -1.3 and 1.33 millimeters and the valve will close so the piston will stop.   There will be no vibration like what occurs with having no dead band tolerance as shown with the green line.
The dead band eliminator with dead band tolerence will reduce the error due to dead band by about 1/4 to 1/3 without vibration.

游勇

rk9004 发表于 2016-4-14 21:25
没有理解你的解释。如果是带反馈的闭环控制策略怎么能在一个过程中由闭环变成开环呢？而且死区对精度的影 ...

先进的电液运动控制器可以有多个解决比例阀死区的方法：
1. 死区电压跨越--得到PID值後，看正还是负，加上或减去死区电压再输出到阀的放大板上，特别适合测试；
2. 残余电压--当PID值低于低于某个指定值後，直接输出某一高于死区的电压，直至液压缸运行至指定往位置後再关上，适合定位应用；
3. 模糊罗辑控制--自定控制曲线可自由加上不同的控制手段如前馈控制。

mars_haha

游勇 发表于 2016-4-15 10:21
先进的电液运动控制器可以有多个解决比例阀死区的方法：
1. 死区电压跨越--得到PID值後，看正还是负，加 ...

我现在用的是第一种方式。
1：我感觉第一种方式是不是更好一些，电压的分辨率会更高一些。
2：第二种定位精度微观上看定位精度要比第一种要差一些，因为最后的定位电压是一个固定值，而第一种是电压是渐变的过程。
不是太明白游总的意思，为什么第二种更适合定位呢？
3：关于模糊控制如前馈控制，应该不是解决死区问题的吧，他应该是解决定位过程中的精度问题吧。


游总给解惑一下吧，谢谢