電液控制的案例
插裝閥及其在電液控制油路中的應用
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AMEsim仿真論文，電液控制方向
第三篇 IJMIC210401.pdf
967373.pdf
第三篇 IJMIC210401.pdf
967373.pdf
本人電液控制方向博士，利用AMEsim寫了幾篇SCI和EI論文，拋磚引玉，相互學習。
電液控制閥設計與應用的發展（轉自液壓傳動與控制）
l 努力實現閥型標準化
一個日益增長的用途是飛行動作模擬，該用途逐步用于各個領域，從而孕育了測試行業，以至于從硬紙盒到汽車所有東西都被放在電液自由度平臺上上進行實驗。
機器人出現并采用電液系統多年。塑料制造業借助于電液系統的驅動和精確度，加上閉環控制對重復性能的改善，從而提高了吹模和注模部件的質量。電液控制系統的使用使生產諸如照相機和鏡頭這樣的產品第一次成為可能。
氣和蒸汽輪機使用伺服閥進行可靠的速度控制。
鋼鐵業是一個獨特的分支。在這里，液壓驅動是必須的，電液系統的可控性被充分用于諸如厚度控制之類的用途。有時大流量意味著三級閥需要滿足與小流量閥相同的控制要求。這些鋼鐵業工藝用途一直是高性能伺服閥的領地，而新材料處理用途則被比例閥占領。比例閥通過對重型鋼卷的平滑控制可提高產量和靈活性。
2.4 在歐洲大約1970年后的發展
在歐洲，或許可以穆格德國分公司作為代表，電液閥的應用比在美國更專注于高壓。典型的3000 psi / 210 bar / 21 MPa相當普遍，上限常達5000 psi。閥設計的演變基于確保在如此高壓下的穩定性和壽命。
1973
穆格德國：意識到工業對標準化的需要，穆格將某些個性化閥口形式統一為工業標準的NG / CETOP閥口形式。
博世（Bosch）：博世板式伺服閥是在閥發展歷程中一個有趣的里程碑，它研發了一個具有射流管先導級、一個霍爾效應反饋傳感器，以及對于伺服閥重要的“第一次”：用于閉環控制的集成電子放大器，圖6。
1974
穆格比例閥。穆格德國將帶二級先導閥的直控閥（DCV）主閥與帶電反饋的隨閥攜帶的電子元件組合在一起。這種三級閥為塑料注塑業提供了一款低價大流量閥，圖7。
展開 電液控制閥設計與應用的發展
l 努力實現閥型標準化
一個日益增長的用途是飛行動作模擬，該用途逐步用于各個領域，從而孕育了測試行業，以至于從硬紙盒到汽車所有東西都被放在電液自由度平臺上上進行實驗。
機器人出現并采用電液系統多年。塑料制造業借助于電液系統的驅動和精確度，加上閉環控制對重復性能的改善，從而提高了吹模和注模部件的質量。電液控制系統的使用使生產諸如照相機和鏡頭這樣的產品第一次成為可能。
氣和蒸汽輪機使用伺服閥進行可靠的速度控制。
鋼鐵業是一個獨特的分支。在這里，液壓驅動是必須的，電液系統的可控性被充分用于諸如厚度控制之類的用途。有時大流量意味著三級閥需要滿足與小流量閥相同的控制要求。這些鋼鐵業工藝用途一直是高性能伺服閥的領地，而新材料處理用途則被比例閥占領。比例閥通過對重型鋼卷的平滑控制可提高產量和靈活性。
2.4 在歐洲大約1970年后的發展
在歐洲，或許可以穆格德國分公司作為代表，電液閥的應用比在美國更專注于高壓。典型的3000 psi / 210 bar / 21 MPa相當普遍，上限常達5000 psi。閥設計的演變基于確保在如此高壓下的穩定性和壽命。
1973
穆格德國：意識到工業對標準化的需要，穆格將某些個性化閥口形式統一為工業標準的NG / CETOP閥口形式。
博世（Bosch）：博世板式伺服閥是在閥發展歷程中一個有趣的里程碑，它研發了一個具有射流管先導級、一個霍爾效應反饋傳感器，以及對于伺服閥重要的“第一次”：用于閉環控制的集成電子放大器，圖6。
1974
穆格比例閥。穆格德國將帶二級先導閥的直控閥（DCV）主閥與帶電反饋的隨閥攜帶的電子元件組合在一起。這種三級閥為塑料注塑業提供了一款低價大流量閥，圖7。
展開 
綜述電液伺服運動控制系統的計算（轉自液壓傳動與控制）
閉環控制
圖2 閥控，電液位置閉環典型結構
圖2所示的系統闡釋了位置伺服機構，這是我們討論最終落腳點。圖2中的油缸提供負載力fL，而其位置與一個位置傳感器相連，傳遞函數為H，作為反饋信號。H值為電壓，進入誤差比較器，與指令信號電壓C做比較。誤差信號E輸送至伺服/比例閥放大器，從而推動閥芯運動。
只要誤差信號不是零，閥將持續運動，導致油缸推動負載，直至指令信號與反饋信號相等。此時，誤差為零，電流變為零，閥芯對中，負載和油缸停止。這就是它的工作原理。當然事實上，其會復雜很多。
電液比例伺服控制容積調速系統仿真研究
分析電液比例伺服閥的特點及電液比例伺服閥控變量泵容積調速的原理。利用AMESim 軟件，建立比例伺服閥控變量泵容積調速系統的仿真模型。利用該模型對系統的性能進行仿真研究，結果表明: 該調速系統具有很好的速度跟蹤特性、較小的速度超調量、較高的速度控制精度以及較好的系統工作穩定性。
009-電液比例伺服控制容積調速系統仿真研究.rar
壓力補償流量控制-閥前 vs 閥后（轉自電液愛好者）
PVG100技術參數示意：
PVG100四聯閥組示意：
03
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對比總結
閥前壓力補償流量控制，主閥閥口的壓差由主閥各自單獨的補償器確定，可以更準確的控制負載的速度，系統的調速性能更好。
閥后壓力補償流量控制，可以確保控制每個負載的主閥芯前后的壓差相等，在泵流量飽和的情況下可以按比例降低進入各個負載的流量，解決復合動作時單個動作無力的問題。
PVG32和PVG100補償方式對比示意：
PVG32和PVG100都可以做成簡單的負載敏感換向閥，還可以做成負載獨立的電液比例控制閥。兩種閥組還可以組合使用，組合使用時，PVG100可以滿足單個負載大流量的需求，PVG32 可以滿足單個負載調速性能的要求（此時PVG32的工作片需要用帶T0口的工作片），還可以在A/B口可以集成零泄露模塊，保持負載位置穩定，這種組合方式在某些工程機械上已經得到了驗證。
展開 討論用于精密運動控制的電液控制閥（轉自液壓傳動與控制）
想要在你的應用中得到最平滑的，最有效的液壓運動控制系統嗎？如果你對閥的選擇經驗很豐富，那么這，就會顯得與眾不同了。
高性能控制閥是液壓運動控制系統中工作負荷最大的元件。選擇合適的閥使得在機器設備優異的工作性能，低的維護和導致生產大量的次品，需要大量的關注之間大不相同。
本文想討論的是一個基本指導，即關于如何選擇和應用這些閥，使得你的液壓運動控制系統免維護。該指導主要討論那些市面上具有伺服品質的四通閥，其利用運動控制器提供的±10V的指令信號，實現對液壓油缸的運動控制。
油缸運動典型的采用四通閥。主要有兩種類型-關于其術語，在工業上還沒有形成完全的統一意見，但是下面的分類似乎基本可以涵蓋：
? 伺服品質的比例方向閥是最通用的類型，采用力馬達，強電磁鐵，或者音圈來推動閥芯運動。這類閥通常無需調節。
? 電流驅動的伺服閥，這種“最初的”伺服閥，包含射流管型或者噴嘴擋板型，由電流驅動，典型的電流范圍從±10 mA 到±200 mA。這些閥需要周期性的重新調整零位或者中位。
在工業上，現在越來越多的使用伺服品質的比例閥。其通常比傳統伺服閥性能更高，更緊湊。
線性閥
運動控制器采用的算法通常假定系統是一種線性響應，意味著給閥2V的指令信號，其得到的速度將是1V信號時的兩倍。為了實現良好控制，閥的流量與指令信號也應該是線性的(圖1)。
圖1：零遮蓋閥芯-流量與指令信號的線性關系
諸如“kink”，“knee”和“progressive”的術語指的是非線性閥。非線性閥肯定可以用，但是其需要在運動控制器進行更多的設置，也就是需要用線性化算法補償器非線性過程。傳統的，非線性閥（圖2和圖3所示）非常適合于提供高的速度控制以及低速時的精密調節。
展開 電液伺服閥—過去、現在和將來（轉自液壓傳動與控制）
集成自校正功能、狀態監測和通信能力的提高是工業電液伺服閥的發展趨勢，也將在航空航天得到應用。
應該注意的是，閥控液壓系統的面臨的挑戰正在發生，如采用電液執行器（伺服泵控制執行器），或泵伺服變量控制的機器更節能。然而，這種系統的功率密度和動態響應遠遠低于傳統的閥控系統，所以技術的發展軌跡依然是不確定的。
PVG多路閥-流量控制與壓力控制閥芯（轉自電液愛好者）
“
通常來說，大部分應用都可使用流量控制閥芯（FC閥芯），經過補償器保持壓差穩定，即可實現與負載無關的流量控制；但在特定應用中，系統的慣性可能會導致震蕩，對設備的安全運行造成影響，壓力閥芯（PC閥芯）的合理使用，可有效抑制這種震蕩的出現。
”
在多路閥中，閥芯是一個十分重要的部件，閥芯的設計一定程度上決定了油口流量與閥芯位移的映射關系，那么流量控制閥芯與壓力控制閥芯又有什么樣的區別呢？
01
—
流量控制閥芯（FC閥芯）
通常來說，大部分應用都會使用流量控制閥芯（FC
閥芯），因其可精確控制油口輸出流量，精準控制負載運動速度。其基本原理如下圖所示，主閥芯猶如可變節流孔同時控制P-A/B
及A/B-T
的流量。
展開 如何利用電液換向閥的內控、外控和內泄、外泄（轉自液壓傳動與控制）
液壓設計工程師和維護工程師使用電液換向閥的時候，經常思考的問題是，對于某一個回路或應用，到底該用內控外控，還是內泄外泄呢？
電液換向閥是與電磁操縱的先導閥組合成一體的液動換向閥，用控制油路中的壓力油推動閥芯。
對于NG06或者更低通徑的方向閥，其最大額定流量通常不超過80L/min（額定流量通常基于閥壓差在2.5~3.5bar之間），直接采用電磁鐵的推力就可以推動閥芯的運動。但是對于大多數的NG10或者更大通徑的閥，就需要采用電磁鐵作為先導閥，利用液壓力來推動主閥芯。這時候就需要考慮先導供油和排油方式了。
設計師們經常在系統原理圖中用簡化的符號來表達電液換向閥，如右圖所示例。為便于理解，我們需要查看左圖的詳細職能符號。由圖可見，電液換向閥一般由一先導電磁閥和一液控主閥構成，先導電磁閥得電后，控制油或泄油分別與主閥的左、右腔體相連，液壓力與彈簧力比較，從而推動閥芯運動。
電液換向閥控制油x可以取自主油路的P口，此為內控，也可以來自獨立油源，此為外控。
對于系統壓力較高的液壓系統，為防止換向沖擊，不建議控制油x取自主P口即內控的方式，而是建議采用外控的方式。采用外控時，可以獲得更穩定的控制油壓力。采用外控時，獨立油源的流量不得小于主閥最大通流量的15％，以保證換向時間要求，具體可參考各家樣本。
對于伺服閥、比例伺服閥等，由于前置級一般為射流管或者噴嘴擋板，外控的方式除了可以獲得更穩定壓力之外，而且可以對控制油單獨進行過濾。在某些產品樣本中，要求先導壓力至少大于P口壓力60%以上，從而保證克服液動力以及確保伺服閥的動態響應。
對于系統壓力不高的液壓系統，控制油x可以取自主油路的P口，即采用內控的方式。采用內控時，主油路必須保證最低控制壓力。
展開 
電液伺服閥的頻率響應特性曲線，你讀懂了嗎（ 液壓傳動與控制）
電液伺服閥的動態特性一般用頻率響應或瞬態響應表示，因為瞬態響應比較簡單，此處不討論。
伺服閥動態測試時，當改變輸入信號的頻率，輸出信號也將出現幅值和相位的變化。頻率響應特性就是頻率響應的幅值和相位與諧波輸入頻率ω的關系特性，包括幅頻特性和相頻特性。
兩個概念：幅值比和相位差
幅值比
在某一指定的頻率值下輸出流量與輸入電流的振幅比A1，除以基準低頻時輸出流量與輸入電流的振幅比Ao0，即為該指定頻率時的幅值比A1/Ao。常以1~10Hz作為基準低頻。幅值比A1/Ao是無因次量，通常取20lg(A1l/Ao)的值來衡量幅值比，201g(A1/Ao)的單位為dB。
頻寬
頻寬即A1/Ao=0.707，或20lg(A1/Ao0)=－3dB時的頻率值。
一般規定A1由Ao下降3dB時的頻率(即輸出流量為基準頻率時輸出流量的70.7%) 為系統的截止頻率。它表示超出此頻率后, 輸出就急劇衰減, 跟不上輸入。在此截止頻率處，近似幅頻伯德圖與精確值最大誤差約-3dB。
相位差
輸入電流及輸出流量作正弦變化時，輸出與輸入的相位差。即輸出與輸入之間不會完全同步，存在滯后現象。
相頻寬
輸出流量與輸入電流的相位差為滯后90°時的頻率值。
關于伯德圖的繪制
幅頻特性和相頻特性的橫坐標w均用以10為底的對數值分度，但需要注意習慣標識。
如何查看伺服閥樣本上的頻率響應曲線
在選擇伺服閥時，我們必須根據質量系統的頻率響應要求，選擇合適頻寬的伺服閥。頻寬值越大，閥響應越快。但是，并不意味著我們在選用伺服閥的時候，一味的選擇高頻響的伺服閥，因為這意味此類閥會有更高的制造精度和成本，而對系統來說并不經濟。
展開 進油節流 & 回油節流控制—PVBM解析（轉自電液愛好者）
在一些應用，如開式回路控制的行走系統中，車輛上坡時為正負載，由液壓動力推動行走馬達轉動；車輛下坡時為負負載，車輛會不斷加速，拉著馬達轉動；單獨的進油或回油節流控制無法有效良好的應對這種工況。
丹佛斯的PVBM有效解決上述問題，本文將對其進行詳細講解。”
01
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節流控制
所謂節流控制，節流孔加上壓力補償器，則可實現只與節流口開口面積相關的流量控制。
PVBM中的“M”為Meter-in和Meter-out之意，進油節流與回油節流。在同一時間，既控制進入馬達的流量，也控制流出馬達的流量，但如果進出流量很接近，則會導致系統控制不穩定；丹佛斯的一項專利技術提供了一種解決思路：一定的閥芯開度下，控制的進油流量始終比回油流量小，不足的流量通過補油閥補充。PVBM中進油節流采用標準PVB的閥前壓力補償器，另外在A/B口各集成了一個補償器，用于穩定負負載工況時回油側的壓差，這即是PVBM的設計理念。下面分兩種工況分別進行闡述。
展開 液壓比例閥的選用原則
4WRE16E150型比例閥工作曲線
1-5-—閥壓降分別為10、20、30、50、100bar
控制形式選擇
電液比例閥，主要按照輸入電信號指令，能夠連續地、成比例地控制液壓系統的壓力、流量等參數。關注公眾號“液壓說”，獲取更多液壓知識。
電液比例壓力控制閥可用于：帶鋼熱連軋機卷取機液壓輔助系統的電液比例壓力控制回路，板帶軋機輥縫控制的液壓推上系統電液比例壓力控制回路，帶材卷取設備恒張力的閉環電液比例壓力控制回路。
電液比例流量控制回路可用于：帶鋼熱連軋機精軋機平衡液壓系統的電液比例壓力控制回路，機床微進給的電液比例控制回路，用于旋壓機、折板機同步的電液比例控制回路，電梯的電液比例控制回路等。
電液比例多參數控制可用于：帶鋼熱連軋機精軋換輥液壓系統的電液比例壓力控制回路，液壓缸垂直配置而采用WI型閥芯的比例控制回路，熱軋鋼卷步進鏈式運輸機的速度、加減速度控制回路。
▌聲明：來源于高殿榮、王益群主編的《液壓工程師技術手冊》，由液壓說整理發布
展開 數字液壓閥及其閥控系統發展和展望（轉自液壓那些事）
電液比例控制技術的發展與普及，使工程系統的控制技術進入了現代控制工程的行列，構成電液比例技術的液壓元件，也在此基礎上有了進一步發展。傳統液壓閥容易受到負載或者油源壓力波動的影響。針對此問題，負載敏感技術利用壓力補償器保持閥口壓差近似不變，系統壓力總是和最高負載壓力相適應，最大限度地降低能耗。多路閥的負載敏感系統在執行機構需求流量超過泵的最大流量時不能實現多缸同時操作，抗流量飽和技術通過各聯壓力補償器的壓差同時變化實現各聯負載工作速度保持原設定比例不變。
數字閥的出現，其與傳感器、微處理器的緊密結合大大增加了系統的自由度，使閥控系統能夠更靈活的結合多種控制方式。
數字閥的控制、反饋信號均為電信號，因此無需額外梭閥組或者壓力補償器等液壓元件，系統的壓力流量參數實時反饋控制器，應用電液流量匹配控制技術，根據閥的信號控制泵的排量。電液流量匹配控制系統由流量需求命令元件，流量消耗元件執行機構，流量分配元件數字閥，流量產生元件電控變量泵和流量計算元件控制器等組成。電液流量匹配控制技術采用泵閥同步并行控制的方式，可以基本消除傳統負載敏感系統控制中泵滯后閥的現象。電液流量匹配控制系統致力于結合傳統機液負載敏感系統、電液負載敏感系統和正流量控制系統各自的優點，充分發揮電液控制系統的柔性和靈活性，提高系統的阻尼特性、節能性和響應操控性。
相對于傳統液壓閥閥芯進出口聯動調節、出油口靠平衡閥或單向節流閥形成背壓而帶來的靈活性差、能耗高的缺點，目前國內外研究的高速開關式數字閥基本都使用負載口獨立控制技術，從而實現進出油口的壓力、流量分別調節。瑞典林雪平(Linkping)大學的Jan Ove Palmberg教授根據Backé教授的插裝閥控制理論首先提出負載口獨立控制(Separate controls of meter-in and meter-out orifices)概念。
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