雖然它比您在閥門制造商的技術(shù)文獻(xiàn)中通?？吹降母敿?xì)，但附圖顯示了幾個(gè)關(guān)鍵的電子通訊設(shè)備四柱油壓機(jī)閥門操作特性：

打開（開裂）電流，
死區(qū)的寬度，
有源區(qū)的寬度，
飽和流量，
流量增加，和
線性。


閥門開裂點(diǎn)是閥門剛開始打開的瞬間。這似乎是一個(gè)簡單而明確的陳述，但事實(shí)并非如此。由于滑閥總是存在泄漏，因此流量變化發(fā)生在閥門的重疊或死區(qū)。（死區(qū)是兩個(gè)裂解點(diǎn)之間存在的極低流量區(qū)域。）

因此，知識淵博的人必須就輸出流量構(gòu)成閥門開度達(dá)成一致。ISO 10770-1提供了設(shè)定國際標(biāo)準(zhǔn)值的機(jī)會(huì)。然而，該文件的配方設(shè)計(jì)師選擇了權(quán)宜之計(jì)，避免了對啟蒙的爭議，并且沒有說什么。

幾年前，密爾沃基工程學(xué)院是一個(gè)工業(yè)研究項(xiàng)目的受益者，它采取措施將閥門開啟的條件定義為“輸出流量上升到全班流量1％的那一點(diǎn)”。 “這是一個(gè)很好的定義，因?yàn)樗诨y的實(shí)際功能。有了它，可以定義更多參數(shù)。

只要供應(yīng)壓力設(shè)定為并保持在電子通訊設(shè)備四柱油壓機(jī)閥門的額定流量壓力下，額定流量可以從顯示的計(jì)量曲線確定：

Q_S = Q_R / P_S,T = P_S,QR

哪里：
P S，T是計(jì)量曲線時(shí)的供給壓力，
P S，QR是用于流量額定值的供給壓力。

對于電子通訊設(shè)備四柱油壓機(jī)伺服閥（ISO 10770-1），標(biāo)準(zhǔn)測試壓力為7 MPa（1,015 psi）。比例閥的額定壓力為1 MPa。ISO 10770-1的配方設(shè)計(jì)師可以定義伺服和比例閥，但他們選擇不使用。相反，他們通過指示讀者在“7MPa或1MPa”“酌情”進(jìn)行測試來避免爭議和責(zé)任。因此，比例閥和伺服閥之間的差異不是基于性能差異，而是基于壓力，進(jìn)行了流量等級測試。

制定增益計(jì)劃
流量增益是輸出流量相對于控制輸入電流的變化而變化的速率。沒有差壓負(fù)載壓力：

G_Q = dQ/dI

對于非線性閥門，建議確定平均流量增益。不幸的是，有幾種方法可以定義非線性閥門的平均流量增益，所有這些方法都會(huì)產(chǎn)生不同的值。

另一方面，流量增益不是非常重要的閥門參數(shù)。這是因?yàn)樵趹?yīng)用中閥門壓降總是在變化。因此，流量增益總是在變化。

更重要的是執(zhí)行器相對于閥門輸入控制電流的速度增益。由于流量和壓降之間的平方/平方根關(guān)系，可以在除額定流量壓力之外的測試壓力下評估流量增益。此外，可以計(jì)算除流量額定壓力以外的壓力的流量增益：

G_{Q, APP} = G_QR (P_SAPP / P_SQR)^1/2

哪里：

G Q，APP是應(yīng)用程序中的流量增益，

G Qr是在額定壓力下運(yùn)行時(shí)額定流量的流量增益，

P SAPP是應(yīng)用時(shí)的供應(yīng)壓力，和

P SQR是用于對閥門進(jìn)行流量測量的測試壓力。

流量增益通常由電子通訊設(shè)備四柱油壓機(jī)伺服閥的用戶和制造商引用，有時(shí)也稱為比例閥。但是，它的重要性被夸大了。一個(gè)更重要的系統(tǒng)參數(shù)是速度增益，它與應(yīng)用有關(guān)。它考慮了閥門的流量增益，執(zhí)行器的尺寸或位移，執(zhí)行器的負(fù)載以及供給壓力。相反，流量增益是僅閥門參數(shù)，并且僅在特定供應(yīng)壓力下有效。此外，流量增益不會(huì)以任何方式解釋應(yīng)用中的無數(shù)變化，例如致動(dòng)器尺寸，負(fù)載和供應(yīng)壓力。

線性還是非線性？

技術(shù)文獻(xiàn)總是報(bào)告閥門計(jì)量特性的線性。實(shí)際上，它正在評估閥門的非線性。例如，一種流行的伺服閥被列為“線性度小于3％”。如果閥門僅為3％線性，則必須為97％非線性。很難想象這樣的憎惡！顯然，這不是閥門制造商在表達(dá)線性方面的解釋。意思是閥門是3％非線性的，因此97％是線性的。

更重要的閥門參數(shù)是死區(qū)。具有大量死區(qū)的閥門在尋求零作為最終操作條件的應(yīng)用中變得無用，例如在定位系統(tǒng)和一些壓力控制系統(tǒng)中。雖然有用，但閥門控制器中普遍使用的電子死區(qū)補(bǔ)償器無法真正補(bǔ)償閥門重疊。


本質(zhì)上，線性度是計(jì)量曲線與最佳擬合直線一致的程度。線性只是非常重要，在文獻(xiàn)中很容易被破壞。為了擬合和比較直線，必須定義適合擬合的范圍限制。選擇附圖中直線的極限作為閥門的標(biāo)稱有效計(jì)量區(qū)域。

基于計(jì)量曲線和直線之間的最大偏差（具有較小的偏差，線性度較好）的評估將產(chǎn)生比直線圍繞兩條曲線相交的點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的值。另一方面，如果直線穿過原點(diǎn)，則產(chǎn)生更高程度的非線性。報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)，如ISO 10770-1，完全沒有說明應(yīng)如何測量和報(bào)告非線性。

滯后


對于比例閥，滯后是計(jì)量特性曲線與輸入增加相對于沿著水平線測量的輸入減小特性的最大分離點(diǎn)。這個(gè)想法在圖示中給出了具有實(shí)質(zhì)重疊的比例閥。請注意，對于重疊閥門，將評估A端口輸出流量和B端口輸出流量的最大水平間隔。但是，delta值除以負(fù)飽和度和正飽和度之間的總電流差值（第一個(gè)插圖中的流量計(jì)量特性定義了I A +和I A的值）- ，適用于以下公式）：

H_PV = (?I_{C, H+} + ?I_{C, H-}) / (?I_A+ + ?I_A-)

對于電子通訊設(shè)備四柱油壓機(jī)零重疊伺服閥，評估滯后的方法稍微簡單一些。在計(jì)量特性的正流動(dòng)部分和負(fù)流動(dòng)部分之間沒有區(qū)別。掃描整個(gè)計(jì)量曲線以獲得增加和減少的輸入電流，報(bào)告最寬的水平間隔，并將滯后評估為：

H_SV = ?I_{C, H} / I_S (+)

在I C中，H是在計(jì)量曲線上任何地方發(fā)現(xiàn)的增加和減少輸入特性之間最寬的分離。

超過門檻
閾值是試圖分離和測量由來自由扭矩馬達(dá)的內(nèi)部鐵磁部件的磁化特性引起的部分的摩擦引起的閥滯后部分。在這方面，閾值表示當(dāng)消除所有磁效應(yīng)時(shí)非常小的可能滯后。實(shí)際上，鐵的特性是當(dāng)磁性曲線上的點(diǎn)以循環(huán)和減小的方式接近時(shí)，磁滯大大減小。現(xiàn)在，當(dāng)伺服環(huán)路被調(diào)諧為高增益時(shí)，可以以這種方式接近零點(diǎn)。因此，伺服回路的最終精度可以通過閾值而不是滯后來更好地評估。

此外，每當(dāng)積分控制（例如PID控制）在回路中實(shí)現(xiàn)滯后時(shí)，伺服回路將呈現(xiàn)低電平，穩(wěn)定的振蕩，增益調(diào)節(jié)不會(huì)消除。這種情況被稱為極限周期，是的原因很多積分控制應(yīng)在未在某些應(yīng)用中使用。

電子通訊設(shè)備四柱油壓機(jī)閥門閾值的測試很難進(jìn)行，并且受操作員技術(shù)和用于測量的儀器的靈敏度的影響。閾值報(bào)告為影響流量增加反轉(zhuǎn)所需的電流變化除以閥門的額定電流。對于伺服閥，典型值約為0.5％。顯然，不對重疊閥門進(jìn)行閾值測試。

閥門頻率響應(yīng)入門
該圖顯示了液壓比例閥的典型頻率響應(yīng)曲線。藍(lán)色軌跡是幅度 - 衡量隨著頻率變化線軸行程與正弦指令信號保持一致的程度。在低頻時(shí)，它幾乎完美地保持，因?yàn)榉葹? dB?；叵胍幌拢?.0的對數(shù)為零，因此閥芯移動(dòng)100％的距離“詢問”命令信號，即正弦輸入。


在最高頻率，大約90 Hz，情況有很大不同。振幅下降了近35 dB。每減少6 dB表示振幅減半。這就是使用對數(shù)測量標(biāo)尺deciBel的本質(zhì)。在35分貝降，在90赫茲的閥芯行程只有1/26日，或約1/64 個(gè)在1Hz-勉強(qiáng)可測量的量的閥芯行程的。

相位滯后也受測試頻率的影響，如紅色曲線所示。在1 Hz時(shí)，滯后僅為幾度。在10Hz時(shí)，滯后增加到約50度，在22Hz時(shí)，它達(dá)到90度。這是90度。相位滯后頻率，定義閥門的頻率響應(yīng)，有時(shí)稱為帶寬。這是閥門的重要基準(zhǔn)，因?yàn)樗俏覀冊谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算中使用的頻率。它也被稱為（簡單地，如果不是誤導(dǎo)性地）閥門頻率。當(dāng)我們將一個(gè)閥門與另一個(gè)閥門進(jìn)行比較時(shí)，90度。相移頻率作為基準(zhǔn)。

請注意，曲線在經(jīng)過小幅下降后顯示出約30 Hz的決定性增加。這種上升稱為共振上升，是由閥內(nèi)的某些流體力學(xué)相互作用引起的。該圖實(shí)際上是由電子通訊設(shè)備四柱油壓機(jī)閥門的數(shù)學(xué)模型形成的，因此我們不知道哪個(gè)內(nèi)部特征會(huì)特別引起共振。作為閥門的用戶，我們并不在乎。我們只需知道這是閥的行為方式，因?yàn)槲覀兊臏y試數(shù)據(jù)顯示了這一點(diǎn)。這就是黑盒機(jī)型的優(yōu)點(diǎn)。

將開環(huán)控制與閉合相關(guān)聯(lián)

稍微典型的開環(huán)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)曲線顯示在附圖中。該圖是通過電壓輸入比例放大器作為輸入和氣缸位置作為輸出。將具有相對低的共振頻率的負(fù)載施加到汽缸。在大約15或16Hz的振幅曲線的急劇上升中可以看到該共振。我們幾乎看不到閥門的共振上升，因?yàn)檎穹€中的小彎曲大約為30 Hz，我們從閥門頻率響應(yīng)中得知。負(fù)載共振使閥門共振無關(guān)緊要。



最初的陡峭斜率與90度一致。相移是由氣缸轉(zhuǎn)換流量（實(shí)際速度）到位置引起的數(shù)學(xué)積分的結(jié)果，其總是導(dǎo)致90度。相位滯后和幅度穩(wěn)定下降。

為了確定電子通訊設(shè)備四柱油壓機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)是否穩(wěn)定 - 這意味著它不會(huì)進(jìn)入連續(xù)振蕩 - Bode解釋的是，當(dāng)相位滯后為180度時(shí)振幅曲線小于0 dB時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)將是穩(wěn)定。

因此，一旦構(gòu)建了如上一頁所示的圖形，就可以按照五步程序來確定系統(tǒng)是否穩(wěn)定：

找到180度。相軸上的相位滯后點(diǎn)。
水平投影以與相位滯后曲線相交。
將值降低到頻率軸的項(xiàng)目。在這種情況下，該值約為13 Hz。
投影頻率垂直向上與幅度曲線相交。
水平指向振幅軸的項(xiàng)目。
我們得出結(jié)論，我們的系統(tǒng)將是穩(wěn)定的，因?yàn)椴襟E5中振幅軸上的值是6.2 dB，顯然小于零。

用于頻率響應(yīng)的測試閥

測試閥門頻率響應(yīng)的設(shè)置重點(diǎn)是頻率響應(yīng)分析儀，如下圖所示。該儀器有兩個(gè)基本部分。首先，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生可調(diào)頻率的正弦波。其次，分析器部分測量幅度和相對于正弦輸入的相位滯后量的返回或反饋信號。


來自發(fā)生器部分的正弦波輸出用作比例放大器的輸入。它使線圈電流和線圈力以近似正弦的方式變化。該正弦力使得線軸以近似正弦運(yùn)動(dòng)來回循環(huán)。

在手頭的情況下，返回信號是閥門的LVDT閥芯位置傳感器在通過LVDT信號調(diào)節(jié)器后的輸出。這導(dǎo)致信號返回到頻率響應(yīng)分析器的分析部分。然后，分析儀可以評估命令和返回信號之間的相移量，并且還可以測量返回信號的幅度。操作員將頻率改變到合適的范圍，結(jié)果數(shù)據(jù)是電子通訊設(shè)備四柱油壓機(jī)閥門頻率響應(yīng)的度量 - 包括放大器，LVDT和LVDT的信號調(diào)節(jié)器。