第1章　概述

1.1　气动比例系统研究的发展与现状

1.1.1　气动比例系统的特点

气压传动技术是流体传动与控制技术的一个重要分支。由于气动技术具有响应速度快、元件结构简单、抗环境污染、成本低廉、便于集中供气和工作时无污染等特点，被广泛应用于自动控制场合。随着气动技术的不断发展，气动和机械、液压、电气技术的结合，使该技术正向着精密化、小型化、高可靠性和高智能控制方向发展，特别是随着计算机技术的进步、优秀的控制软件与各类执行元件有关的传感器的结合，使气动技术的应用越来越广泛。

随着工业自动化技术的发展，设备对许多自动控制的要求越来越高，传统的气动系统只能在两个机械调定位置实现可靠定位，运动速度只能靠单向节流阀单一调定的状态，已经无法满足这种需求。而气动比例控制技术的出现大大拓宽了气动技术的应用领域，它能够非常方便地实现多点无级调速以及在任意位置的精确定位。

目前，常用的气动位置控制系统有三种类型：比例/伺服阀系统、PWM/PCM位置系统和锁定气缸系统。气动比例/伺服系统是指输出量随输入量按比例连续变化的气动随动控制系统。在工业应用中，比例阀和伺服阀的区分并不严格。对于控制阀的功能，比例阀和伺服阀是完全一致的——它们都是将电信号转换为液压气动信号，而两者的区别在于阀的动态性能及其电-机械转换器的结构。伺服阀系统由于成本高、对污染敏感，只用在精度要求特别高的场合。因为比例阀与伺服阀相比具有结构简单、价格低廉、抗污染能力强、工作可靠、使用维护方便等优点，因此对于一些既要求能连续控制系统的压力、流量等参数又对其控制精度要求不是很高的系统，一般采用比例阀。

早期的气动比例/伺服控制系统，大都采用机械控制方式，将最终输出量转换为机械弹簧位移或电压信号，然后反馈至无级调节气阀，从而实现对输出量的连续控制。这种系统最大的缺点是控制结构复杂、控制精度低，尤其是在高频响应的闭环系统中，执行器位置的稳定性很难控制。