VICKERS柱塞泵原理作用
VICKERS柱塞泵原理作用
动圈式压力伺服阀
一种压力伺服阀，其功用是将电信号成比例地转换为气体压力输出。主要组成局部有：动圈式力马达1、喷嘴2、挡板3、固定节流口4、阀芯5、阀体6、复位弹簧7、租尼孔8等。
初始状态时，力马达无电流输入，喷嘴与挡板处在全开位置，控制腔内的压力与大气压简直相等。滑阀阀芯在复位弹簧推力的作用下处在右位，美国威格士VICKERS柱塞泵 这时输出口A与排气口通，与气源口P断开。当力马达有电流I输入时，力马达产生推力Fm（=KiI），将挡板推向喷嘴，控制腔内的气压P9升高。P9的升高使挡板产生反推力，直至与电磁力Fm相均衡时P9才稳定，这时Fm=Iki=P9Ay+Yksy式中 Ay----喷嘴喷口面积；Y----挡板位移；Ksy----力马达复位弹簧刚度。
VICKERS柱塞泵原理作用另一方面，P9升高使阀芯左依，翻开A口与P口，A口的输出压力P10升高，而P10经过阻尼孔8被引到阀芯左腔，该腔内的压力P11也随之升高。P11作用于阀芯左端面阻止阀芯挪动，直至阀芯受力均衡，这时（P9-P11）Ax=（X+X0）Ksx式中 A x----阀芯断面积X----阀芯位移；X0----滑阀复位弹簧的预紧缩量；Ksx----滑阀复位弹簧刚度。
由以上两式可得到
P11=[P9Ax-（X+X0）Ksx]/Ax=（Iki-Yksy）/Ay-（X+X0）Ksx/Ax
由设计保证，使工作时阀芯有效行程X与弹簧预紧缩量X0相比小得多，可疏忽不计，同时挡板位移量Y在调理过程中变化很小，可近似为一常数，则上式简化为
P11=KI+C
其中K=Ki/Ay,称为电-气伺服阀的电流—压力增益，而C=（X0Ksx/Ax+Yksy/Ay）是一常数。
由上式可见，P11与输入电流成线性关系。阀芯处于均衡时，P10=P11，因而伺服阀的输出压力与输入电流成线性关系。
脉宽调制伺服阀
与模仿式伺服阀不同，脉宽调制气动美国穆格MOOG伺服阀控制是一种数字式伺服控制，采用的控制阀是开关式气动电磁阀。脉宽调制气动伺服系统如图所示。输入的模仿信号经脉宽调制器调制成具有一定频率和一定幅值的脉冲信号，经数字放大后控制气动电磁阀。电磁阀输出的是具有一定压力和流量的气动脉冲信号，但已具有足够的功率，能借助气动执行元件对负载做功。脉冲信号必需经过低通滤波器复原成模仿信号去控制负载。低通滤波器能够是气动执行元件，也能够是负载自身。采用前者滤波方式的称脉宽调制线性化系统，采用后者滤波的是依托负载的较大惯性，它不能响应高频的脉冲信号，只能响应脉宽调制信号的均匀效果。
负载响应的均匀效果是与脉宽调制信号的调制量成正比的，其控制机理是：关于一个周期的脉冲波，设正脉冲和负脉冲的时间分别为T1和T2，周期为T，脉冲幅值为Ym ,则一个周期内的均匀输出Ya为
Ya=Ym（T1-T2）/T=YmKm
式中Km=（T1-T2）/T称调制量（也称调制系数）。一个周期的脉冲涉及调制量与均匀输出的关系如下图。由于调制量Km与输入的模仿信号U成正比美国威格士VICKERS柱塞泵（这正是控制系统所请求的），因而均匀输出与输入的模仿信号之间存在线性关系。
在脉宽调制气动伺服系统中，脉宽调制伺服阀完成信号的转换与放大作用，其常见的构造有四通滑阀型和三通球阀型。下图所示为滑阀式脉宽调制伺服阀的构造原理图。滑阀两端各有一个电磁铁，脉冲信号电流加在两个电磁铁上，控制阀芯按脉冲信号的频率往复运动。
脉宽调制伺服阀的性能主要是动态响应和对称性请求。假定加在电磁铁上的是方波脉冲信号，从电磁铁接到信号到执行元件开端动作这段时间称信号的延迟时间。延迟时间包括三局部，一是电磁线圈中电流由零逐步增大到衔铁开端运动的电流增长时间；二是衔铁与阀芯一同运动的时间；三是从节流口翻开、执行元件工作腔停止放气到执行元件开端动作的固定容器充放时间。前两局部时间是由脉宽调制伺服阀决议。脉宽调制气动伺服的工作频率普通是十几赫兹到二三十赫兹。为了满足动态响应快的特性，请求延迟时间越短越好，普通控制在1~2ms以内。
所谓对称性请求，对四通滑阀，阀芯往复运动的响应要分歧，即加在两个电磁铁上的脉冲信号在传送过程中延迟时间应根本相同，两输出口的压力与流量应根本相同；对三通球阀，对应脉冲信号上升沿降落沿的延迟时间应根本相同，球阀的充气过程和排气过程应根本相同。由于三通球阀与差动气缸匹配，其对称性不如四通滑阀好。
为了进步四通滑阀的快速响应，常采用力反应来进步阀芯反向运动的速度。图所采用的是弹簧反应的方式。当信号反向时，弹簧力协助阀芯反向运动，美国穆格MOOG伺服阀当阀芯运动过了中位，弹簧力改动，起阻止阀芯运动的作用，并能减轻阀芯到位的冲击力，降低噪声。也有采用气压反应的方式，其作用原理是一样的。
脉宽调制控制与模仿控制相比有很多优点：控制阀在高频开关状态下工作，能消弭死区、干摩擦等非线性要素；控制阀加工精度请求不高，降低了控制系统本钱；控制阀节流口经常处于全开状态，抗污染才能强，工作牢靠。缺陷是功率输出小，机械振动和噪声较。
电—气比例伺服系统的应用实例
柔性定位伺服气缸
柔性定位气缸（又称位置伺服控制系统）。该系统能够依据输给的电信号使气缸活塞在恣意位置定位。
位置伺服控制系统由电—气方向比例阀由气缸1、2、位移传感器3、控制放大器4等组成。该系统的根本原理是经过控制放大器、电—气比例阀、气缸的调理作用，使输入电压信号Ue与气缸位移反应信号Uf（Uf与气缸位移之间是线性关系）之差 U减小并趋于零，以完成气缸位移对输入信号的跟踪。
调理过程如下：若给定的输入信号Uf大于反应信号Uf，U＞0，控制放大器输出电流I增大，使-电—气比例阀的阀芯左移，气源口与A口之间的节流面积增大，气缸A腔的压力Pa升高并推进活塞右移。气缸活塞的右移又使反应电压信号Uf增大，因而电压偏向U减小，直至U简直为零（采用PID调理的控制放大器可将稳态偏向调理至零）。当给定的输入信号小于反应信号Uf时， U＜0，同样经过相似于上述的调理过程使偏向趋于零。因而在稳定时，U=0即
Ue=Uf=KX（K为常数）
这就完成了输入信号Uf对气缸活塞位移X的比例控制。上述的调理过程是在一段很短的时间内完成的，故只需输入信号Ue的主要频率重量在系统的频宽之内，气缸活塞位移就能够跟踪Ue的变化。
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