第2章 数字液压阀

增量式数字液压控制系统的核心是增量式数字液压阀，一般使用步进电动机作为液压滑阀的驱动元件，进行直接式数字控制。基本工作原理为计算机发出控制脉冲序列，经驱动器放大后，控制步进电动机动作，步进电动机的转动经由滚珠丝杠或凸轮机构转换为直线位移，直接驱动阀芯移动。其中，步进电动机可由计算机或可编程控制器（PLC）控制，由于步进电动机的控制方式为步进的，对输入的脉冲数有记忆作用，所以每一采样周期的步数是在原有采样周期步数的基础上增加或减少一些步数来实现，即增量控制法。因此，增量式数字液压阀具有接口及控制方式简单、通用性强、可靠性高、重复性好、无滞环、抗污染能力强等优点。由于省去了D/A转换器和线性放大器，价格相对低廉，同时避免了模拟量控制带来的零漂、温漂、易受干扰等不利影响。但由于步进电动机及其驱动的机械系统往往具有较大的惯量，所以响应速度相对于模拟量控制的电液伺服阀及电液比例阀较慢，更多适应于有精度要求，但频响要求不高的复杂、恶劣工作环境。下面首先介绍几种典型增量式数字阀的结构形式及工作原理，并在此基础上选取本课题组研究应用较多、较为熟悉的机械螺纹伺服式数字阀为对象，进一步开展理论建模和仿真分析，研究增量式数字阀的阀芯特性及控制特性，为增量式数字阀的设计、应用提供依据。