PWM控制技术在电液比例阀中的应用研究

"基于PWM控制技术的电液比例阀特性的研究" 本文主要探讨了基于PWM（脉冲宽度调制）控制技术的电液比例阀的工作原理、特点以及如何通过优化PWM技术来提升控制精度。电液比例阀在工程领域广泛应用，因其能够对力、位移、速度等参数进行有效控制，尤其在对动态性能要求不高的场合表现出良好的适应性。 首先，电液比例阀由比例电磁铁驱动，其控制核心在于电流调节。模拟式控制方式下的功率输出级到比例阀线圈的电流是连续的，但由于功率器件功耗较大，通常需要附加散热装置。相比之下，PWM控制技术的功率输出级采用开关型结构，功耗低且不需要额外的散热设备。PWM信号中的脉动成分可以替代颤振信号，增强抗干扰和抗污染能力，同时具有更短的滞后时间和更高的重复精度。此外，PWM技术便于与计算机接口，实现程序化控制。 文章进一步介绍了电液比例阀的结构，它是一个三通阀，由两个比例电磁铁控制阀芯的双向运动，并配有对中复位弹簧。这种设计确保了较高的分辨率和较大的控制流量输出。比例电磁铁根据输入电流的大小产生相应的电磁力，实现比例控制。 在控制器部分，PWM技术的应用有助于解决快速响应、电磁滞环、摩擦滞环以及超调量等问题。通过控制PWM信号，可以产生快速变化的开关电压，降低功耗并提升响应速度。PWM信号加在比例电磁铁线圈上，利用线圈电感产生的交流叠加直流电流，起到了颤振作用，有助于减小摩擦，减少磁滞和死区，从而提高电磁铁的灵敏度。颤振效果的频率和幅值选择至关重要，通常应保持在电磁铁芯无阻尼自然频率的1.2至2倍范围内。 接着，文章讨论了电液比例阀线圈的电流模型。线圈电压以矩形波形式呈现，脉冲宽度可调。由于脉冲周期远小于阀芯响应时间，可以简化模型分析。阀芯的动态行为受到电流波形的影响，通过精确控制PWM脉冲宽度，可以精确调节阀芯的位移，进而实现对液压系统的精细控制。 基于PWM控制技术的电液比例阀在提高控制精度、优化动态性能和增强系统稳定性方面展现出显著优势。这种技术的运用不仅降低了系统的复杂性和维护成本，还提升了整体系统的效率和可靠性，为电液控制系统的设计和应用提供了新的思路。