基于正弦颤振信号发生器实现新型电液比例控制器的方案设计

随着机电液一体化技术的发展，电液比例控制技术的应用越来越广泛。电液比例控制系统范围较广，在液压传动与控制过程中，系统能够接受模拟信号或数字信号，使输出的流量或压力连续成比例地变化，都属于此类。该控制系统的优点是充分利用了液压控制与电气控制的长处，即功率传递靠液压，信号处理靠电气的优化措施。

电液比例控制原理与要求

液压控制系统中两个最重要的被控参数是压力与流量，而控制上述两个参数的最基本手段是对流阻进行控制。目前生产上实用的可控流阻结构形式主要是机——液控制式的间隙型流阻。它利用控制固体部件的运动或变形来实现对流阻的控制，而这种运动或变形大多采用电磁式设计，利用电磁力与弹簧力相互平衡原理来改变可控流阻的液阻。

完成这一功能的电磁铁亦称作比例电磁铁。由于它结构尺寸一般比较大，所以运动惯性和磁滞也大，存在粘滞摩擦等影响比例阀性能响应的因素。为了减小磁滞和摩擦力对比例阀性能的响应，通常需要在控制信号中叠加颤振信号，比如正弦波或三角波，其频率一般为100Hz～200Hz，振幅约为额定控制信号的10％～20％。

这里就介绍一种新型的电液比例控制器设计。

正弦颤振信号发生器

一个正交振荡器，它可以产生两个相差90°的正弦波，即一个正弦波，一个余弦波。

当取R1=R2=10 K，C1=C2=C3=0.1μF时，根据颤振频率f0=100～200Hz的要求，R3的调节范围由式（4）可得：

控制信号的产生

比例阀的直流控制电压UD与正弦颤振信号Ui通过反相加法运算电路进行叠加，为了满足相位要求，其后又增加一级反相器。

其中：

输出电路

输出电路是将控制电压信号转换成比例阀线圈的直流电流输出。电流的表达式应为：

R0、L0分别为比例阀线圈的电阻与电感，Uip即为式（10）所示的控制信号。

假设IC是理想的运算放大器，则在T点和F点各自电流总和为零，则在同相输入端T点，有：

在反相输入端F点有：

式中：

ID——直流电流的控制分量，单位A

Im——颤振电流幅值，单位A

ω0——颤振电流角频率，单位1／s

ID、Im及ω0应根据比例阀的技术参数与电路结构进行计算调整。

试验与结论

利用上述思想，我们为国产BY-6A型电液比例溢流阀设计了比例控制器，其主要技术参数为：ID=0.81A，Im=0.015A，ω0=300π。试验结果表明，该控制电路工作稳定，性能可靠，调整方便，能满足比例控制的要求，并将投人生产应用。

责任编辑：gt