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數字型比例閥控制系統研究
  比例閥能根據指令信號比例控制液壓系統的壓力、流量等參數。其廣泛應用于工業生產中，組成比例壓力或流量控制回路和系統，實現位置、速度、加速度、壓力及力矩等參數的控制。通常電液比例閥以比例電磁鐵為電‐機械轉換器，其存在控制精度低、閥芯易振動、滯環等問題。隨著交流伺服技術的發展，交流伺服電機具有響應速度快、位置控制精度高及穩定性能好等特點。伺服電機可代替比例電磁鐵驅動比例閥。論文設計以伺服電機為電‐機械轉換器的數字型比例閥的控制系統，并通過仿真和實驗研究控制系統的可行性。數字型比例閥通過控制其閥芯位置實現流量的連續控制，論文提出兩種控制方案。控制方案１采用光電編碼器檢測電機軸位置，實現電機軸位置伺服控制。具有位置伺服功能的交流伺服電機通過絲杠控制閥芯位置，本文稱之為“電機軸位置檢測控制方案”。絲杠具有傳動誤差和回程誤差，影響閥芯位置控制精度。控制方案２直接檢測閥芯位置實現全閉環控制，消除了絲杠誤差對閥芯位置精度的影響，稱之為“閥芯位置檢測控制方案”。其次，設計了基于PLC的數字型比例閥控制系統。控制系統由PC機、PLC、伺服驅動器、伺服電機、絲杠及比例閥本體組成。完成了控制系統硬件選型；完成了基于VB的PC上位機操作界面設計；實現了PC機與PLC的串行通訊；完成了PLC控制程序設計。在此基礎上，基于AMESim環境建立數字比例閥的仿真模型，并將控制系統應用于數字型比例閥仿真模型。仿真模型由交流伺服模塊、比例閥本體模塊和比例閥試驗測試回路模塊等組成。仿真結果表明，數字型比例閥實現了流量的比例連續控制，且具有較好的動、靜態性能，驗證了控制系統可行。最后，將由歐姆龍CP1E系列的PLC、歐姆龍G5系列的交流伺服、IBM的PC等組成的控制系統應用于試驗樣機，通過實驗驗證控制系統的可行性。實驗驗證了該控制系統不僅能夠準確控制閥芯位置，實現流量的連續控制，而且具有操作簡單，易實現編程控制和遠距離控制的特點。