高壓控制回路設計的案例
高壓比例閥的控制回路應如何設計？
航空航天測試臺及能源裝備領域，高壓比例閥是實現精密流體控制的核心元件，然而許多工程師在選型后往往面臨一個棘手難題：為何高端閥門在實際應用中無法達到預期的控制精度？ 答案通常不在于閥門本身，而在于控制回路的設計，作為全球流體控制領域的領軍者，諾冠（IMI Norgren）憑借數十年的高壓應用經驗，為您揭示高壓比例閥控制回路設計的關鍵要素。
諾冠 IMI Norgren：https://www.norgren.com.cn/
高壓比例閥：https://www.norgren.com.cn/3698.html
航空航天測試臺及能源裝備領域，高壓比例閥是實現精密流體控制的核心元件，然而許多工程師在選型后往往面臨一個棘手難題：為何高端閥門在實際應用中無法達到預期的控制精度？ 答案通常不在于閥門本身，而在于控制回路的設計，作為全球流體控制領域的領軍者，諾冠（IMI Norgren）憑借數十年的高壓應用經驗，為您揭示高壓比例閥控制回路設計的關鍵要素。
一、理解高壓工況下的特殊難題
高壓比例閥（通常指工作壓力超過100 bar，甚至高達400 bar以上的應用場景）與普通低壓閥有著本質區別，在高壓環境下，流體的可壓縮性變化、液動力（Flow Force）的劇烈波動以及密封件的摩擦非線性，都會對控制回路提出嚴苛要求，若沿用低壓系統的簡單PID控制策略，極易導致系統振蕩、響應滯后或穩態誤差過大，因此設計之初必須充分評估壓力等級、介質特性及動態響應需求。
二、核心硬件選型：傳感器與驅動器的匹配
一個優秀的控制回路始于精準的感知與執行。
展開 設計電機控制回路，收藏此文就夠了！
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液壓系統增壓回路的應用與設計（轉自液壓傳動與控制）
* 建議閱讀時間5~10分鐘 *
增壓回路用在一些特殊需求的場合如夾緊裝置等，提供高于系統（一次回路）壓力的二次回路壓力，減少輔助動力單元，實現系統的高效化。根據不同的產品，增壓比是不一樣的，需要在設計選型的時候根據機械實際應用工況加以確定。
介紹兩種增壓器產品及其回路。
Parker增壓器SD500（建議選配底部安裝的先導式單向閥H06）
在下圖的設計中，NG06的電磁換向閥用以提供來自系統的工作壓力。先導式單向閥（藍色部分）的A口接執行器，其壓力由增壓器（紅色部分）產生。先導式單向閥與增壓器是獨立的元件，其疊加在增壓器的下面，用以快速補油及泄壓。
電磁閥失電如圖示狀態，如果P口繼續通高壓油，則先導式單向閥打開，A口壓力泄壓，增壓器4個單向閥也處于失壓狀態，執行器則處于松開狀態；如果P口無系統壓力，先導式單向閥無法打開，A口實現保壓，執行器一直處于抱緊狀態。
如果電磁閥得電處于右位，T口泄壓。P口壓力經過增壓器內置的方向滑閥（兩位四通）和帶有增壓比的控制活塞，使A口產生增壓效果。由于內部結構的原因，方向滑閥在平行位與交叉位之間來回自動切換，最終確保實現所需的增壓壓力。
Scanwill增壓器
同樣，該增壓器包含了增壓功能以及泄壓功能，但是兩個功能能集成在一起了。提供各種安裝方式，如管式，板式，法蘭式以及疊加式等。
液壓油進入增壓器P口，T口接回油箱。
系統建壓過程中，液壓油通過CV1和CV2，同時通過液控單向閥POV，兩路直達HP端，確保快速供油到系統。
當P口壓力逐步建立的過程中，增壓器主活塞也開始運動，并連續不斷將油壓入系統。
展開 關于液壓同步回路，系統設計工程師有哪些選擇？（轉自液壓傳動與控制）
缺點：對電氣控制要求高，需要電氣工程師與液壓工程師共同配合，結合比例閥或伺服閥的不同特性，實現最優的控制策略，才能保證同步效果。
當然除了這幾種回路之外，還有其它型式的同步設計如分流閥同步回路、油缸串接回路、等流量雙泵回路等，此處不在贅述。
典型液壓回路（二）：同步控制回路
分流閥同步回路：當換向閥A和C均為左位時，液壓泵輸出的液壓油流經分流閥后被分成兩股相等的流量，又因兩液壓缸活寨面積相同，所以兩缸的活塞保持同步上升。換向閥A和C均為右位時，則兩缸活塞同步下降。同步精度一般可達2%~5%。
分流急流閥同步回路：使用分流集流閥，既可以使兩液壓缸的進油流量相等，又可使兩液壓缸的回油流量相等，從而實現兩液壓缸往返同步。使用分流集流閥，只能保證速度同步,同步精度一般為2%~5%。
圖中采用兩個并聯的分流集流閥，是為了滿足兩個液壓缸流量的需要。使用分流集流閥(包括分流閥或集流閥)的同步回路，因閥內壓降較大，一般不宜使用在低壓系統中。
電液比例調速閥同步回路
：
用一液壓缸與流量調整板相連，由電液比例調速閥控制速度跟蹤另一液壓缸的速度使雙缸位移同步。其位置同步精度通常可達0.5mm。
三缸同步回路：使用兩個規格適宜的分流集流閥，按圖示連接，可以保持三只液壓缸的速度同步，它利用該閥分流和集流流量一致的特性。該回路同步精度僅為5%~10%，功率損失較大。
四缸同步回路
：
三個分流集流閥按圖示連接，閥1通過的流量是閥2流量的兩倍，在閥1分流基礎上再經過閥2分流并分別控制四只液壓缸的同步。該回路壓力損失大，只適用于中高壓系統，同步精度僅為6%~12%。
伺服閥
同步回路：
用位移傳感器來檢測兩個缸的位置誤差，用伺服閥控制糾正誤差調整所需的流量，這是一種帶反饋的閉環同步控制回路，液壓缸的位置誤差會產生活動部件傾斜，用位移傳感器檢測鋼帶活動端位置，h值的變化，經過放大器比較后再反饋到伺服閥，實現缸的位置同步。這種帶反饋的閉環同步控制回路可以得到很好的同步精度。
展開 典型液壓回路（四）：方向控制回路
控制執行元件的啟動、停止或改變運動方向及控制液流通斷或改變方向均需采用方向控制回路。實現方向控制的基本方法有:
閥控，主要是采用方向控制閥分配液流;
泵控，是采用雙向定量泵或雙向變量泵改變液流的方向和流量;
執行元件控制，是采用雙向液壓馬達來改變液流的方向。
01
換向回路
換向閥換向回路：換向回路一般都采用換向閥來換向。換向閥的控制方式和中位機能依據主機需要及系統組成的合理性等因素來選擇。該回路采用三位四通電液換向閥，換向閥在右位或左位時，液壓缸活塞向左或向右運動;電液閥處于中位時，液壓缸活塞停止運動，液壓泵可依靠閥中位機能實現卸荷功能，背壓閥A的作用是建立電液閥換向所需的最低控制壓力。
多路換向回路：本回路為采用多路換向閥組成的串聯換向回路，各換向閥進油路串聯。上游閥不在中位時，下游閥的進油口被切斷，這種組合閥總是只有一個閥在工作，實現換向閥之間的互鎖。若上游閥在進行微動調節時，下游閥還能夠進行執行元件的動作操作。
液控換向回路：液壓缸活塞移動時，當先導行程閥A的頂桿與活塞桿上的凸輪接觸，A閥換向，控制主閥B換向。其特點:可實現遠距離操作，對電氣控制有危險的地點，也能可靠工作。
比例方向閥換向回路：本回路是用比例電液閥換向的控制回路。用比例電液換向閥1控制液壓缸2的運動方向和速度，改變比例電液換向閥電磁鐵的通電、斷電狀態，就可以改變液壓缸的運動方向;改變輸入比例電液換向閥電磁鐵的電流大小，就可以改變液壓缸的運動速度。本回路比常規閥組成的同功能換向回路平穩，無沖擊，工作可靠。
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展開 電動汽車預防高壓回路熱點問題策略分析
因此在設計時，通常對高壓連接器之間采用特殊結構進行連接，如互鎖方式。為減小線纜與車身的連接電阻，也采用螺栓固定或焊接等方式，以便減小因接觸不良導致電阻增加而引發的線纜過熱。
1.3可靠的系統安全保護策略
通過控制策略，對電動汽車進行可靠的保護。VCU作為電動汽車中的調配大腦，對電纜過熱保護策略預期為：監測高壓回路各部件(EAC／門C/BMS/DCDC/MCU)處的電壓，檢測到一定壓差l時斷開高壓回路。
通過上述三種設計方式，加上控制策略保護，就不會因車輛的長期使用磨損因素而對行車安全造成影響，因此更為合理，更可靠。下面對電纜過熱保護策略的具體實現方式進行分析。
2預防電纜過熱保護策略實施
通過系統分析，VCU對車輛保護策略實施方案為：高壓回路連接后，VCU監測高壓回路各部件(EAC/PTC/BMS/DC-DC/MCU)的電壓，任意兩處電壓之間壓差超過規定限值，并且持續1minVCU請求下高壓，即點亮動力系統故障燈。
2.1高壓回路壓差計算
2.1.1高壓回路電阻的測試
分別對電機系統、OBCDC/DC、EAC、門C高壓回路電阻進行測試。高壓電纜／連接器電阻＝電纜線阻＋端子電阻＋壓接電阻＋接觸電阻(mΩ)。如圖2所示，將四個測試系統分成了兩個部分。
2.1.2各高壓回路的理論最大壓降計算
根據測試值，并根據各系統最大工作允許值，計算出各高壓回路的最大壓降。
2.1.3 高壓回路最大壓降分析
由于元器件本身和實際測試均存在誤差，因此為了保護策略的可靠性，必須考慮電壓計算誤差累計和實際壓差兩方面的風險。通過誤差分析，計算VCU收到的電壓值。
展開 如何計算伺服位置控制系統允許的回路增益（ 液壓傳動與控制）
Burton
譯者：騰益登
利用液壓伺服控制理論，大多數的液壓從業者對于閥控伺服位置控制系統的負載功率分析和計算都沒有太大問題。然而，如何計算一個允許的回路增益，確保閉環控制輸出響應的穩定，對于很多人來說，這就是一個大問題了。作者本人根據40多年的液壓伺服系統設計的累積經驗，列出了簡單的計算方法，并在多個應用中得到了驗證。
一個典型的伺服位置控制系統包含一個控制閥（伺服閥或高頻響比例閥），帶位置反饋的液壓缸，用于回路控制的電子控制放大器。回路增益指的是當反饋斷開時，所有元件增益之積。當輸入信號頻率增加的時候，回路的動態特性對開環增益有影響。動態特性導致回路增益隨著信號頻率的改變而改變，并使回路相位滯后。
允許的回路增益就是最大的回路增益，其產生的控制回路動態特性滿足具體的穩定性要求，當開環回路閉合時，得到穩定的輸出響應。由于回路增益對信號頻率敏感，典型的是在參考頻率1rad/s下來考慮。允許的回路增益決定了伺服系統的靜態和動態位置控制精度。因此，允許的回路增益盡可能的高。
對影響位置控制系統動態行為的研究最后歸結為對積分和主自然頻率的分析。在位置控制環內積分是本來就存在的，因為開環油缸位置是由液壓缸速度的積分得來。主自然頻率是指所有回路共振時自然頻率最低的那一個。最低自然頻率如果是其它自然頻率的1/2.5或更低，那么其它元件的自然頻率就可以忽略不考慮，因為其對控制環的動態特性影響很小了。
盡管現在的電子控制器具有自動調節的功能，但是對于不怎么復雜的電液伺服閥系統依然需要決定允許的開環增益，確保快速響應的穩定輸出。
液壓缸和控制閥構成了控制環里對共振影響最大的因素。對其中起主要作用的自然頻率作為分析對象，可以大大簡化對控制環的動態分析，最終就可得到最高允許的控制回路增益。
展開 控制回路如何消除感應電
實際工程中，有時會出現這樣的情況，在交流110V或220V的控制回路中，當電纜線路過長時，線路中會出現較高的感應電壓影響繼電器的返回，使控制回路出現誤動作。
前幾日小編就接到電話，現場使用了的ZY4N的繼電器，線圈額定電壓為220VAC。在控制回路啟動后，繼電器吸合正常，但在停止時發現繼電器線圈依然有電吸合，經測量感應電壓為170V。據講，操作是在遠方的操作柱上，有很長的控制電纜，也不是屏蔽線，感應電壓時高時低。這要怎么解決呢？像這樣的問題應該如何避免呢？小編就一些措施作些討論。
首先我們先了解下感應電壓是如何產生的。當電流通過一導體時，在導體的四周形成一個磁場，此是所謂的庫侖定律，且磁場的大小與電流成正比。如在此磁場內存在另一導體，則此導體因受磁場的影響，感應產生電壓及電流，此是感應電壓的由來。
那如何來解決感應電壓造成的麻煩呢？我們分兩個情況來講。
一是在設計之初先預防。
1.控制電纜選擇銅網總屏蔽或銅網總屏蔽+分屏蔽（多芯）。
2.控制電纜避免與高壓電纜鋪設在同一橋架或電纜溝內。
3.避免使用110VAC或220VAC的電壓作為控制信號，可選24VDC等直流電壓。
二是已產生感應電壓的如何解決。
1.更換為屏蔽電纜、重新選擇控制電纜路徑，避開高壓電的干擾。
2.改變控制電壓為直流。
3.對調控制回路的電源極性，即相線換成零線，零線換成相線。按一般設計習慣，圖紙左邊的控制電源為相線，右邊為零線，而繼電器一般靠近右邊控制電源線布置，即一般繼電器的線圈直接接到零線，如下圖所示。按此接線，當DL接點距離繼電器很遠時，電纜7感應的電壓很高，就可影響繼電器的返回。
展開 
電氣二次控制回路圖
電氣二次控制回路圖
電氣控制柜二次回路布線工藝圖解
二次回路是任何電氣設備必不可少的重要組成部分，二次回路的電氣性能好壞直接影響到整臺電氣設備的性能和可靠性、安全性。同時，其二次元件的裝配、標號，導線的選擇、敷設以及排列組合等項目，構成二次回路布線工藝的重要內容。
二次布線工藝水平的高低將對產品質量產生直接的影響。過去企業只注重產品的結構性設計及電氣性能的改進，而忽視了二次布線工作，造成了二次回路布線工藝落后，方法陳舊。在新的形勢下，原來的二次布線工藝已遠不能適應新產品開發以及市場發展的需要。
因此，采用新工藝、新技術，使用合適的新型電氣附件等，已成為十分迫切的問題。
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展開 光纖陀螺儀第三閉環回路控制研究
根據光源對驅動電路的要求，提出光功率控制方案，引入陀螺儀第三閉環回路控制, 采用數字電流源實現光功率的動態調節。試驗結果表明，陀螺儀在全溫條件下啟動時間縮短在0.5 s以內、光功率波動控制在1%，零偏穩定性提高。
關鍵詞：光纖陀螺儀,SLD光源,光功率控制
作者：王雅、吉世濤、任賓，中國航天科技集團公司第九研究院航天十六所
光纖陀螺儀是當前導航與制導領域廣泛使用的慣性器件，具有尺寸小、牢固穩定、啟動時間短等特點[1]。為擴大動態測量范圍、提高測試性能，信號解調過程中通常構建數字階梯波反饋相移以及階梯波復位控制雙重閉環回路，保證全溫條件下的控制精度。目前光纖陀螺儀普遍采用超輻射發光二極管（Super-luminescent Diode，SLD）作為光源，SLD 性能的不穩定會對光 纖陀螺儀的精度產生極大影響。隨著使用時間的增長，SLD 光源輸出光功率會逐漸降低；且光源的輸出光功率以及光波長易受溫度變化影響，復雜的環境因素會對陀螺儀性能造成較大的干擾[2]。
為減小光源不穩定造成的誤差影響，對SLD 光源的驅動控制進行研究。光源驅動控制多采用恒流驅動與溫度控制相結合的方式來間接穩定光功率，這種方法并不能保證光源工作的穩定性與可靠性[3]。因此，本文提出光源光功率控制技術，在陀螺儀內部增加第三閉環回路反饋，以此提高SLD 光源的控制精度，滿足系統要求。
展開 