1、1,第17章 电-气比例/伺服控制系统17.1 概述利用电-气比例/伺服控制技术实现的连续式驱动或控制系统，其驱动的物理量，可以在设备的运行中根据设定量和当前量不断地进行调整，从而达到无级、连续可控的目的。,2,(1) 比例控制阀接受控制器发出的控制信号，并产生相应的气体流量或压力。(2) 气动执行元件在比例控制阀输出流量或压力作用下，产生运动速度或作用力，最常用的气动执行元件是气缸，也可以是摆动气马达。,17.1.1 电-气比例/伺服控制系统的基本组成,气动比例/伺服控制系统,控制阀（比例控制阀）,气动执行元件,传感器,控制 器,3,(3)传感器用于闭环式气动比例/伺服控制系统中，这时控制器
2、需要不断地监测执行元件的运动状态，据此计算其输出控制量。(4)比例控制器通常具备两方面功能，首先是实现闭环控制，即根据传感器测量信号和设定信号，按一定的控制规律计算并产生与控制气阀匹配的控制信号；其次是实现机器的工作顺序控制，产生系统输出量的设定值。控制器的实现方式有摸拟式和数字式两种。,4,系统控制方式,开环控制,闭环控制,控制气阀功能,开关式,连续式,17.1.2 电-气比例/伺服控制系统的基本原理,电-气比例/伺服控制系统的实现原理、控制方式可以有许多种。,最终输出量的物理形式,压力控制系统,力控制系统,定位系统,速度控制系统,连续式,5,17.2 比例/伺服控制气阀在电-气比例/伺服控
3、制系统中采用的控制阀，可以有高速开关阀,比例/伺服流量阀,比例/伺服压力阀。17.2.1 比例/伺服方向流量阀,图17-2 机械反馈式比例/伺服方向流量阀结构原理图1-气源口 2、4-控制输出口 3、5-排气口,6,式17-1表示了输入正电压控制信号时阀芯位移X与控制电压Ue之间的静态关系：式中： Ue 输入电压信号；X 阀芯位移量；X0 反馈弹簧的预压缩量；F 摩擦力、气体流动力等干扰力； K 比例的增益；KIF 比例电磁铁的电流力增益；KUF 比例放大器的电压电流增益；KXF 反馈弹簧的弹性系数。,7,(2)电反馈式比例/伺服方向流量阀图17-3为一种带电反馈的比例/伺服方向流量阀结构示意
4、图。,图17-3 电反馈式比例/伺服方向流量阀结构 1电气连接口 2驱动电路 3-驱动电磁铁 4位移传感器 5阀体 6端盖 7阀芯,8,17.2.2 比例/伺服流量阀 图17-4是一种二位三通型流量比例阀。 结构.工作原理主要有两个方面的特点: 其一是电-机械转换器采用输出力较大的动铁式比例电磁铁： 其二是由弹簧实现被控量（阀芯位移）的机械反馈。,9,17.2.3 比例/伺服压力阀(1) 机械式比例/伺服压力阀如图17-5所示，输入电压信号Ue通过比例放大器、比例电磁铁线性转换为推力Fe，并作用于阀芯，打开阀口使气源与输出口接通并产生输出气压，该气压又经过上部气路作用于阀芯的另一端，产生反馈力
5、Ff，并与电磁力相抵抗直至达到平衡。,图17-5 机械式比例/伺服压力阀原理图,10,(2) 带电反馈的比例压力阀图17-6所示是一种带电反馈的比例压力阀工作原理框图.该阀主要由主阀，先导控制阀，压力传感器和电子控制回路组成。这些部件集成于一体。,(a)实物 (b）工作原理框图 图17-6 电反馈式比例压力阀,11,图17-7为电反馈比例压力阀的输入电信号输出压力特性曲线和流量压力特性曲线。由图可见，采用电反馈控制的新型阀具有较好的静态特性。,图17-7电反馈式比例压力阀的特性曲线,12,17.3 典型电-气比例/伺服控制系统,图17-8 电-气比例/伺服 纠编控制系统,17.3.1 电-气比例/伺服位置控制系统图17-8为电-气比例/伺服纠编控制系统，可控制传送料带的对中。,图17-9 纠偏控制系统气控回路图,当传送料带运动时，通过位移传感器对料带的边缘进行检测，反馈给控制器。通过计算控制器发出的信号给比例/伺服方向阀 。,13,17.3.2 电-气比例/伺服压力/力控制系统,图17-10,图17-10为电-气比例/伺服张力控制系统，为闭环控制，控制传送料带的张力稳定。,图17-11,图17-11为张力控制系统气控回路图,
