电液比例控制技术讲义2

1、第二章电一机械转换器§ 2.1引论电一一机械转换器是电液控制元件的输入单元，它将控制放大器输入的电信号转换为机械量，即力（力矩）和位移。作为电液放大器的前置级，它的性能对整个元件的特性有十分重要的影响。它影响稳态控制精度、动态响应性能、抗干扰能力、工作可靠性。常见的有六种电 机械转换器：即直流和交流伺服电机；步进电机；动圈式力马达；动铁式力马达；力矩马达；比例电 磁铁。表2-1电一一机械转换器对比表型式比例电磁铁动圈式力马达力矩马达伺服电机工作原理利用磁路中磁通力图缩 短其长度或磁场使磁路 中磁阻减小的特性，使 衔铁和轭铁间产生吸 力，输出机械力。导体（线圈） 在磁场中受 力，使线圈

2、相 对轭铁移动输 出机械力。控制磁场和永磁 场相互作用，衔 铁相对轭铁转 动，输出机械力 矩。载流导体 在磁场中 受电磁 力。特点一般材料，工艺性好， 输出力大，动态性能较 差。贵重材料，工 艺性尚好，机 械力较大，动 态性能好。结构复杂，贵重 材料，动态性能 好。结构复 杂，动态 性能一 般。应用比例压力阀，比例流量 阀，比例方向阀，比例 复合阀。压力阀，流量 阀。压力阀，方向流 量阀。流量阀， 压力阀。§ 2.2比例电磁铁能够把输入的直流电流信号，连续地、按比例地转换成机械力输出，推动液压阀芯位移。§ 分类力调节型比例电磁铁具有特定的力电流特性行程调节型比例电磁铁一一具

3、有模拟形式的位移电流特性表2-2比例电磁铁对比表项目力调节型比例电磁铁行程调节型比例电磁铁基本特性电流-力特性位移-电流特性工作原理衔铁行程没有明显的变化时，改变电流I，就可调节其输出的电磁力。衔铁的位置由一个闭环调节回路进仃调 节。只要电磁铁在其允许的工作区域内工 作，其衔铁位置就保持不变，而与所受反 力无关。反馈 环节由于电子放大器中设置电流反馈环节， 在电流值恒定不变时，可使磁通量进而配上电反馈环节后，电磁铁的滞环及重复 误差均较小。此外，作用在阀芯上的液动使电磁力保持不变。力也受到控制(与各种可能产生的干扰力 相比，电磁力较小)。工作行程在控制电流不变时，电磁力在其工作行 程内保持恒定

4、，其有效工作行程约1.5mm。电磁铁的行程，因其规格而异，一般在35mm之间。应用行程较小，结构很紧凑，故可用于比例 方向阀和比例压力阀的先导级，将电磁 力转换为液压力。它是一种可调节型直 流比例电磁铁，在其衔铁中充满工作油 液。能够直接推动诸如比例方向阀、流量阀及 压力阀的阀芯，并将其控制在任意位置上。 其主要用来控制直接作用式四通比例方向 阀。§ 结构及工作原理(1) 力调节型比例电磁铁卩启也'J图2-1力调节型比例电磁铁结构图图2-2力调节型比例电磁铁原理图(2 )行程调节型比例电磁铁图2-3行程调节型比例电磁铁结构图图2-4行程调节型比例电磁铁原理图(3 )磁路分析图

5、2-5比例电磁铁磁路图(4 )反馈特性加上电感式位移传感器构成闭环控制，可改善滞环特性和非线性。 带电流反馈提高了快速响应性能，显著缩短了时间常数。§2.2.3 技术要求（1）应具有水平的吸力位移特性 即力的大小只与电流信号的大小有关，而与阀可动部分的位置无关（可参见图2-1）。（2）磁化曲线是非线性的，应尽量使其呈线性 磁化曲线是磁场强度与磁感应强度的关系曲线。 输入控制电流决定磁场强度，磁感应强度决定输出电磁吸力。 所以输入控制电流与输出电磁吸力存在非线性， 应当改善其特性， 使之具有良好的线性。（3）要减少滞环误差 输出力与输入电流的关系特性或稳态特性， 存在明显的滞环， 这是由磁