双电磁铁比例方向阀零位位置控制死区补偿方法研究
一种零电流钳位现象的补偿策略
现有的逆变器通常都采用基于空间矢量调制渊杂灾孕宰酝冤的控 制算法袁 由逆变器输出脉宽调制型的控制电压到电机等负载上遥 为了防止出现直接导通而损坏功率开关管袁死区时间必须加入到 上下桥臂切换期间遥 虽然死区时间很短袁但是却使实际输出电压 与参考输出电压之间出现畸变袁 造成输出电流出现低次谐波袁更 可能对整体控制性能造成影响袁这就是野死区效应冶咱员暂遥为减小电压 畸变造成的不利影响袁必须对死区效应进行相应的补偿遥
图 猿 电流极性分布图
图 源 电流空间矢量
通常电流矢量的空间位置是由电流矢量角 兹 来确定遥 电流
矢量角 兹 可以根据图 源 来计算袁兹越兹员垣兹圆袁兹员 表示 凿 轴与 琢 轴的 夹角袁兹圆越葬则糟贼葬灶渊蚤择 辕 蚤凿冤遥 这样袁就可以根据 兹 以及图 猿 来确定电 流的极性袁 从而可以结合上述误差电压矢量的值来对死区进行
已有众多学者对死区效应进行了研究袁 并提出了许多补偿 方法遥 基本上可以分为两类袁一类是基于平均误差电压补偿法袁 这类方法具有易于实现的优点袁缺点是补偿不够精确咱圆暂曰另一类 方法是基于脉冲时间的补偿方法袁 这类方法可以对死区时间进 行比较精确的补偿袁但对控制芯片的要求也更高袁要求芯片在一 个 孕宰酝 载波周期内进行两次采样咱猿暂遥尽管很多补偿方法能够取 得不错的补偿效果袁但是当电机运行在低速轻载的情况下袁还是 会存在零电流钳位现象袁导致电流产生严重畸变咱源暂袁这是大部分 补偿方法没有考虑的因素遥
关键词院永磁同步电机袁死区补偿袁零电流钳位
粤遭泽贼则葬糟贼押粤蚤皂蚤灶早 葬贼 贼澡藻 孕酝杂酝 糟燥灶贼则燥造 泽赠泽贼藻皂熏葬 凿藻葬凿 扎燥灶藻 糟燥皂责藻灶泽葬贼蚤燥灶 皂藻贼澡燥凿 贼澡葬贼 糟葬灶 糟燥皂责藻灶泽葬贼藻 贼澡藻 凿藻葬凿 扎燥灶藻 藻则则燥则 增燥造贼葬早藻 葬灶凿 藻造蚤皂蚤灶葬贼藻 贼澡藻 扎藻则燥 糟怎则则藻灶贼 糟造葬皂责 责澡藻灶燥皂藻灶燥灶 蚤泽 责则燥责燥泽藻凿 蚤灶 贼澡蚤泽 责葬责藻则援韵灶 贼澡藻 遭葬泽蚤泽 燥枣 葬灶葬造赠扎蚤灶早 贼澡藻 枣葬糟贼燥则泽 葬枣枣藻糟贼蚤灶早 贼澡藻 凿藻葬凿 扎燥灶藻 藻枣枣藻糟贼熏贼澡藻 葬增藻则葬早藻 藻则则燥则 增燥造贼葬早藻 糟燥皂责藻灶泽葬贼蚤燥灶 皂藻贼澡燥凿 蚤泽 怎泽藻凿 贼燥 糟燥皂责藻灶泽葬贼藻 贼澡藻 凿藻葬凿 扎燥灶藻 蚤灶 贼澡藻 贼憎燥原责澡葬泽藻 泽贼葬贼蚤燥灶葬则赠 糟燥燥则凿蚤灶葬贼藻 泽赠泽贼藻皂熏葬灶凿 葬 扎藻则燥 糟怎则则藻灶贼 糟造葬皂责 藻枣枣藻糟贼 藻造蚤皂蚤灶葬贼蚤燥灶 皂藻贼澡燥凿 蚤泽 糟燥皂遭蚤灶藻凿 蚤灶贼燥 贼澡藻 葬遭燥增藻 糟燥皂责藻灶泽葬贼蚤燥灶 皂藻贼澡燥凿援栽澡藻 糟燥皂责藻灶泽葬贼蚤燥灶 葬造早燥则蚤贼澡皂 蚤泽 蚤皂责造藻皂藻灶贼藻凿 遭赠 云则藻藻泽糟葬造藻 缘远云愿园员猿 阅杂孕 糟澡蚤责援
基于C240运动控制器的电液伺服系统控制的研究
的影响 ［］ 流体传 动与控制 ， １ ，１． Ｊ． ２ １（） ０
［ ］ 张伟． ４ 基于冷连 轧过 程的虚 拟轧制关键技 术研究 ［ ． Ｄ］ 秦
皇岛 ： 山大学 ，０４ ３ ４ ． 燕 ２ ０ ．５— ８
［ ］ 王琳 ， ５ 曹瑞 涛 ， 长印． 冯 蓄能器 的基本 参数确定 及其 特性
Ｆ ＥＮＧ ｏ，ＴＯＮＧ ｉｘ Ｔａ Ｚｈ —ｕｅ，Ｗ ＡＮＧ Ｇｕａ ｇ ｌｉ ｎ —ｅ
（ 西安建筑科技大学 机 电工程学 院陕西 西安
７ ０５ ） １０ ５
摘
要 ： 对 液压 电磁 比例 方 向阀存 在死 区的特性 影 响控制 稳 定性和 动 态性 ， 比例 方向 阀的特 性进 行 针 对
了实验测 定 ， 到 了比例 方向 阀较 准确 的特性 曲线 。根 据 实验 曲线 对测试 结 果进行 了分析 ， 出了一 种利 用 得 提 实测 的 阀的特 性 曲线作 为控 制补 偿 曲线 ， 并基 于 某公 司运 动控 制 器 Ｃ ４ ２ ０的 电液 比例 方 向控 制 的调 节 方 法 。
差调 节 的 闭环控 制方 式 。 本 文研 究 了一种 基 于 运 动控 制 器 Ｃ ４ ２０的液 压伺
向时都会出现大的滞后性和冲击 ， 这样就导致给定输
出与执 行 速 度 之 间 的 关 系 并 不 是 线 形 的 （ 图 ２所 如
示） 。一 旦我 们还 以控 制 线 性 电气 轴 的模 型来 控 制 非 线性 液 压轴 ， 速度 会非 常不 稳定 ， 而且 位置 闭环会 不 停
度控制 ， 达到了较高的控制精度和响应速度。 １ 电液伺 服 系统 简介 电液伺服 系统 以其 响应速度 快 （ 相对 于机 械系 统 ） 负载 刚度 大 、 、 控制 功 率 大 等 独特 的优 点 在工 业 控
比例阀死区解释-概述说明以及解释
比例阀死区解释-概述说明以及解释1.引言1.1 概述比例阀死区是指在比例阀控制系统中由于摩擦力、弹性变形等因素影响，导致比例阀在输入信号改变时并不立刻响应的现象。
这种现象会使得系统的控制精度降低，影响系统的稳定性和可靠性。
因此，解决比例阀死区问题对于提高系统控制性能具有重要意义。
本文将详细介绍比例阀死区的概念、影响因素以及解决方法，希望能为相关领域的研究和实践提供参考和帮助。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下：文章结构部分将会介绍整篇文章的框架和主要内容安排。
首先将介绍本文的大纲，并详细说明每个部分的内容。
在正文部分，将会依次介绍比例阀死区的定义和影响因素，并提出解决比例阀死区问题的方法。
在结论部分，将对比例阀死区问题的重要性进行总结，强调解决问题的必要性，并展望未来比例阀死区研究的发展方向。
通过完整的文章结构，读者将更清晰地了解本文的主要内容和目的。
1.3 目的本文旨在深入探讨比例阀死区问题，包括其定义、影响因素以及解决方法。
通过对比例阀死区的详细解释，旨在帮助读者更好地理解和应对比例阀在工程控制系统中可能出现的问题。
同时，本文旨在强调比例阀死区问题的重要性，以及解决该问题的必要性。
最终，本文还将展望未来比例阀死区相关研究的发展方向，为读者提供更多关于该领域的参考和启发。
通过本文的阐述，读者将能够更全面地了解比例阀死区问题，并为工程控制系统的设计和优化提供有益的指导和建议。
2.正文2.1 什么是比例阀死区：比例阀死区是指在比例阀控制系统中，输出信号从零开始变化时，输入信号需要经过一定范围的改变才能使输出信号产生响应的现象。
简单来说，比例阀死区就是在控制过程中出现的一段输入信号范围内，输出信号不发生变化的区域。
比例阀死区的存在会导致控制系统在该区域内无法对输出信号进行有效调节，从而影响系统的稳定性和控制精度。
比例阀死区通常会导致控制系统的非线性特性，使得系统在这一区域内对输入信号的变化不敏感，难以实现准确的控制。
22 比例电磁阀电压温度补偿控制方法_王叶
1． 2
比例电磁阀线圈电流数学模型 比例电磁阀采用 PWM 驱动， 即周期一定、 脉冲宽
度可控的矩形电压波， 比例电磁阀线圈在电气控制回 ［4 ］ 路可以简化为电阻和电感的串联 ， 如图 2 所示 。
图3 试验连接图
2． 1
电压对电流特性影响的试验研究 车载供电电压一般为 24 V， 但实际使用环境中存
基于嵌入式控制系统补偿方法的流程如图 6 所 示。单片机 A / D 口采集当前油温及控制电压并转换 为真实物理值， 通过查表的方式得到当前条件下的补 ， 偿系数 计算得到修正后的 PWM 控制值。 表格的设 计要考虑诸多影响因素， 如单片机存储空间、 运算速度 等， 结合试验得到的特性分析后确定标定段 （ 连续工 作温度段） ， 步长（ 标定段划分精度） ， 基准控制值等。
1104 收稿日期：2013基金项目：863 国家计划项目（ 2012AA111713 ） 作者简介：王叶（ 1987 —） ， 女， 河北沧州人， 硕士研究生， 主要 从事液力自动变速器控制系统方面的科研工作 。
［3 ］
。
2014 年第 5 期
液压与气动
87
将无负载的比例电磁阀置于温度可调节的恒温箱中 ， 通过标定软件更改控制器驱动控制的 PWM 值， 利用 电流钳测量控制电流， 示波器显示的平均电流值即为 此时的平均控制电流。试验过程中注意每次试验时间 不超过 20 min， 避免通电时间过长导致电磁阀温升过 大， 破坏试验数据的准确性、 可靠性。
统对该补偿方法进行对比试验验证， 试验结果表明补 偿表格设计合理， 基于此表格的补偿控制方法基本正 确、 可靠， 具有一定的使用价值。
参考文献： ［ 1］ 宫文斌， ． 刘昕晖， 孙延伟． 电液比例 PWM 控制方法［J］ 2003 ， 33 （ 7 ） ：104 － 106． 吉林大学学报（ 工学版） ， ［ 2］ 林峰， 刘影， 陈漫． 电液比例阀在车辆换挡离合器缓冲控 J］ ． 兵工学报， 2006 ， 27 （ 5 ） ：784 － 787． 制中的应用［ ［ 3］ 段丽娟， 机械转换器动态 陶刚， 孟飞． 高速比例电磁阀电J］ ． 液压与气动， 2013 ， （ 5 ） ：20 － 22． 特性研究［ ［ 4］ H． G． JUNG， J． Y． HWANG， P． J． YOON，et al． Ｒesistance Estimation of a PWMdriven Solenoid ［J］ ． International Journal of Automotive Technology， 2007 ， 8 （ 2 ） ：249 － 258． ［ 5］ 段丽娟， 陶刚， 孟飞． 高速比例电磁阀电机械转换器动 J］ ． 液压与气动， 2013 ， （ 5 ） ：20 － 22． 态特性研究［ ［ 6］ 娄磊， 马宏远， 陈君辉． 模糊控制在旋挖钻机桅杆油缸同 J］ ． 液压与气动， 2013 ， （ 6 ） ：81 － 83． 步控制上的应用［
电液比例方向阀非线性补偿技术探讨
电液比例方向阀非线性补偿技术探讨张海莉, 陈 玲Discussion of the Nonlinear Compensation Technology forElectro 2hydraulic Proportional Directional ValveZHAN G Hai 2li ,CHEN Ling(徐州经贸高等职业学校机电系,江苏徐州 221000)摘 要,对控制系统的性能有直接的影响。
该文在分析比例方向阀死区现象及其产生原因的基础上,对目前应用的死区补偿技术如自学习、模糊等补偿技术作了比较分析,对于合理选择克服死区非线性的方法具有一定的参考价值。
关键词:电液比例阀;非线性;死区补偿中图分类号:TH137 文献标识码:B 文章编号:100024858(2008)03200582030 引言电液比例阀是一种性能介于普通液压控制阀和电液伺服阀之间的阀种,它既可以根据输入电信号大小连续地成比例地对液压系统的参量(压力,流量及方向)实现远距离控制和计算机控制,又在制造成本、抗污染、节能等方面优于电液伺服阀,且其动、静态特性也能满足一般工业应用的要求,因此广泛用于控制性能低于电液伺服阀,要求不是很高的一般工业部门。
由于电液比例方向阀组成的电液比例控制系统在许多场合可直接取代由电液伺服阀组成的伺服系统,进行负载的位置、速度和力的闭环控制,因此对于它的应用研究,更有实际意义。
比例阀自身结构品质特性、可动部件的摩擦特性和控制线圈的滞环特性等,都是造成阀芯不能获得线是电液比例闭环控制系统设计中首先要考虑的问题。
1 比例方向阀的死区比例方向阀属于正重叠四边滑阀,阀芯在通过中位时,执行机构将有一段时间不能响应指令信号,即这类阀存在一定中位死区。
比例方向阀流量死区一般占额定输入值的15%～16%,且其范围随供油压力、负载和油液温度的变化而变化,即死区为变死区。
普通的比例方向阀对于零位特性没有特殊要求,主要工作于开环系统。
比例阀在冲击式水轮机调速器论文
比例阀在冲击式水轮机调速器中的应用摘要：本文阐述了比例阀的工作原理，并针对两种常用的比例阀，即比例方向流量控制阀和比例伺服阀的特点进行了介绍，进一步对比例方向流量控制阀和比例伺服阀在大型冲击式水轮机调速器的应用情况作了比较。
abstract： this paper expounds the working principle of proportional valve， and is aimed at two kinds of commonly used proportional valve， namely proportional flow control valve and a proportional servo valve are introduced， and further makes comparison on the applications of the proportional flow control valve and a proportional servo valve in large impact type hydraulic turbine governor.关键词：比例阀；比例方向流量控制阀；比例伺服阀；冲击式水轮机电液调速器key words： proportional valve；proportional flow control valve；proportional servo valve；impact water wheel hydraulic governor中图分类号：tv734 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2012）30-0028-021 概述比例阀是介于普通工业液压阀和电液伺服阀之间的一种电液压阀，其构成上一般由比例电磁铁和相应机能的阀件组成，比例电磁铁由铁芯、线圈以及固定件组成，而由其推动的阀件可以是压力阀、流量阀、方向/流量阀或复合阀。
气动比例阀控系统死区特性及仿真研究
响应时间没有较高要求的系统是有效的。但如果对系统要求较高时 ， 于位置控制 ， 对 由于比例阀死区宽度
较大 ， 阀的频宽较低 ， 使得阀通过死区需要较长时间， 当改变运动方向时会使系统产生较大的误差。因此当
＝“＋Ｕ ｓ ｎ “ 。 Ｏｉ （ ） ｇ
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图 ２ 比例 阀 流量 特 性 曲线
图 ３ 气动 比例 位 置控 制 系统 结构 框
３２ 动态补偿的控制算法 ． 图４ 为采用该方法计算时的程序框图。 死区补偿的初始补偿值 ‰（） （ ０ ＝“
“ｎ ０ ＝Ｏ ５ ） ． 。 ２ “ （ ） ０ Ｉ一１ ＋△“ （ ） ０ Ｉ ＝“ （｝ ） ｉ ｝ ｉ ０Ｉ ， ｉ ｝
这将降低系统的控制精度 、 延长定位时间甚至使系统失去稳定 。本文首先对气动 比例控制系统 中存在的死区特性进行分析 ， 然后提出了补偿死区的方法 ， 最后进行 了仿 真验证 验 系统组成
如图 １ 所示实验系统主要 由无杆气缸 、
比例控制 阀、 位移传感器 、／ ， ／ Ａ Ｄ ＤＡ转换 装
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第１卷 第１ ４ 期 ２ ０ ￣３ ０６ 月
山东交通学院学报
Ｊ ＵＲ Ｌ Ｏ Ｈ Ｎ Ｏ Ｇ ＩＯ Ｏ Ｇ Ｕ Ｉ Ｅ ＳＴ Ｏ ＮＡ Ｆ Ｓ Ａ Ｄ Ｎ Ｊ Ｔ Ｎ Ｎ Ｖ Ｒ ＩＹ Ａ
ｖ １ １ ｏ． ０ ．４ Ｎ １ Ｍａ ． ０ ６ ｒ２ Ｄ
对系统的动态性能有较高的要求时， 比例阀的死区补偿值应及时得到调整。 本文主要讨论 比例阀死区的动态补偿问题。
３ 比例阀死 区的动态补偿
比例放大器驱动电路特性分析及控制器设计
比例放大器驱动电路特性分析及控制器设计徐兵;苏琦;张军辉;陆振宇【摘要】由于"反接卸荷"式驱动电路电流的非线性特性,当采用传统比例积分控制器进行电磁铁电流闭环控制时存在零位滞后现象,为了解决这一问题,建立"反接卸荷"式驱动电路的非线性数学模型.通过实验验证了该模型的有效性,分析非线性对电流控制器的设计影响.基于分析结论,提出新型的电流控制器设计方案.该方案的主要特征是通过采用死区跨越和抗饱和控制思路,使控制器快速跨越驱动电路的非线性区域.试验结果表明,该控制器能够有效地消除零位滞后现象.%The lager tracking error will appear when tracking a reference input near zero by the classical proportion-integrated controller because the current character of the inverse discharging drive circuit is nonlinear.A mathematical model was proposed to carefully describe the piecewise nonlinearities in the inverse discharging type drive circuit in order to solve the problem.A test setup was built for the model validation.A novel current controller was designed based on the analysis results.The innovation of this controller includes the dead zone compensation and the anti-wind up design, which is proposed to quickly skip the nonlinear part of the drive circuit.The experimental results show that the controller can effectively eliminate the zero lag.【期刊名称】《浙江大学学报（工学版）》【年(卷),期】2017(051)004【总页数】7页(P800-806)【关键词】比例放大器;反接卸荷式驱动电路;非线性分析;电流控制器【作者】徐兵;苏琦;张军辉;陆振宇【作者单位】浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,浙江杭州 310027;浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,浙江杭州 310027;浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,浙江杭州 310027;浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,浙江杭州 310027【正文语种】中文【中图分类】TH137比例放大器是电液比例阀的核心控制元件,而在比例放大器中,驱动电路是连接电流控制器与比例电磁铁等电-机械转换器的功率放大接口,输入-输出特性直接决定了比例电磁铁驱动电流控制器的设计,进而影响比例电磁铁的比例控制性能[1-2].常见的比例电磁铁驱动电路主要有两种结构类型：单管驱动式和“反接卸荷”式.“反接卸荷”式具有更快的电流衰减速度,越来越多的设计方案采用这种驱动电路结构[3-6]．对于驱动电路的建模分析,在以往的比例阀建模研究中,通常将驱动电路等效为理想的比例环节,即输入指令(占空比)与电磁铁电流/电压成比例关系[7-9].实际上,比例电磁铁的驱动电路往往采用PWM(脉宽调制)驱动方式,电磁铁两端的电压不是恒定值,输入-输出特性与驱动电路形式相关.近年来,有些学者考虑了PWM驱动电路在建模分析中的重要性,一般将驱动电路等效为幅值放大的方波输入输出模型[10].对于单管驱动方式,输出电压波形不存在反向电压,在高频PWM驱动方式下,电磁铁两端的电压近似与占空比成正比,采用该方法具有良好的适用性.对于“反接卸荷”式驱动电路,存在反向“卸荷”过程引起的反向电压,驱动电路的输出电压波形与电磁铁电流相耦合,而且存在占空比“偏移”和电压波形失真等多种非线性现象．驱动电路的特性影响着电流控制器的设计,目前最常用的方法是比例-积分(PI)控制器及其变种[11-12].该方法对于单管驱动式驱动电路具有良好的控制效果,但对于“反接卸荷”式驱动电路,由于固有的输入占空比-稳态电流的非线性特征,采用该方法会引起零位附近电流跟随偏差．本文介绍一种适用于数字式控制器的“反接卸荷”式驱动电路设计方案,并建立该驱动电路的输入-输出数学模型.通过建模分析非线性现象产生的原因及主要影响因素.基于该非线性特性分析,设计改进了电流控制器,通过对比试验验证了该设计方法的有效性．传统“反接卸荷”式驱动电路的主回路拓扑原理如图1所示.基本原理是在输入PWM的控制下,两个三极管同时动作,当输入PWM信号为高电平时,两个三极管同时打开,电磁铁两端的电压为供电电压；当输入PWM信号为低电平时,两个三极管同时关闭,由于电磁铁的电感续流效应,电磁铁两端的电压反接至电源电压,加速了线圈的电流衰减速度．为了满足数字式控制器设计的需要,设计改进型“反接卸荷”式驱动电路,如图2所示.与传统的“反接卸荷”式驱动电路相比,增加了光耦用于隔离数字量输入与模拟驱动级,提高控制器的抗干扰性能；增加分压电阻R1和R2(R1=R2),实现开关管MOSFET-P和MOSFET-N的同步启闭；增加电流采样电阻R0,用于采集电磁铁电流．为了分析该驱动电路的输入输出特性,需要建立驱动电路的数学模型,并基于该模型对比例驱动电路的输入-输出特性进行分析.为了简化分析流程,对比例电磁铁进行如下简化,简化后的驱动电路及充电和卸荷过程如图3所示．1)考虑到分析驱动电路的稳态输入输出特性,忽略电磁铁的非线性电感,将比例电磁铁等效为定值电阻R和电感L的串联模型.2)假设光耦具有非对称延时,即以输入的PWM信号上升沿与下降沿为参考,光耦的上升沿开启延时比下降沿关闭延时长td.3)在电磁铁充电回路和卸荷回路中,除了电磁铁线圈内阻以外,还有电流传感器采样电阻、三极管和二极管导通电阻、电源内阻等电阻.充电和卸荷回路的电阻差异主要是三极管和二极管的导通电阻,这两者通常都非常小(差异小于0.1 Ω),因此假设充电回路和卸荷回路中这些电阻的总值相等,均为R0.首先,考虑到光耦隔离存在不对称开关延时td,此时电磁铁两端的输出占空比D与输入PWM信号的占空比Dc的关系可以表示为式中：fp为PWM信号频率.注意到D为[0, 1],若fptd>1,则无论Dc取何值,D都为1,此时驱动电路将失去比例控制功能,因此fp存在最大频率1/ td．当电磁铁两端的输入PWM波周期为T,占空比为D时,电磁铁两端的电压和电流随周期而变化,定义一个占空比周期内的平均电流如下.在一个PWM周期内,若初始电流为i0,则在不同的占空比下,电磁铁两端的电压和电流存在以下两种情况.1)若卸荷时间t0≤(1-D)T,则电流在高电平作用下上升至imax,在低电平作用下衰减至0,最后保持至周期结束,波形如图4所示.为了便于表达,令Imax=U/(R+R0),R-L电路的时间常数τ=L/(R+R0),A=exp (-DT/τ),B=exp (-(1-D)T/τ),在此情况下,根据式(2)可知,一个周期内的平均电流为2)若卸荷时间t0>(1-D)T,则电流上升后衰减至非零值,并将在下一个PWM波周期中继续上升,如图5所示．定义第k个周期的初始电流为i1(k),峰值电流为imax(k),结束电流为i2(k),平均电流为iav(k),可以按式(2)、(4)进行计算,当初始电流为i0时,根据式(7)可知,一个周期内的平均电流为iav(k)=.最终达到稳定时,前、后两个周期的始末电流相同,此时,当初始电流为零时,将上述两种情况的分界点处的占空比定义转折占空比D0.令i0= imin=0,则根据式(7),可得最后,根据式(1)计算得到输入转折占空比：.综上所述,在初始电流为零的情况下,不同输入占空比下的电磁铁稳态平均电流为由式(9)、(10)可知,电磁铁的稳态输出电流不但与输入占空比和频率有关,而且与驱动电路的结构参数(光耦延时时间td、驱动电路电阻R0)、供电电源(电压U及电源内阻)、电磁铁的参数(线圈电阻R和等效电感L)有关,但这些参数中比较容易调节的参数只有输入占空比和PWM波频率.为了验证上述驱动电路仿真模型的准确性,根据设计方案设计了驱动电路样机(包含在数字式比例控制器中)和如下实验装置,如图6所示.直流稳压电源用于提供24 V直流供电,示波器用于测量并记录驱动电路的输入输出电压波形.14位精度的NI数据采集卡用于采集输占空比指令电压以及电磁铁中的电流信号,采样频率为10 kHz,比例电磁铁型号为GP37．对比试验包括不同输入占空比下的电磁铁两端电压、电流测试以及不同PWM驱动频率下的稳态电流试验,并与仿真结果进行对比.主要的仿真参数如表1所示．在驱动电路输入端输入相同频率、不同占空比的PWM驱动电压,驱动电路的输入、输出电压波形分别如图7、8所示.其中,输入信号为峰值为3.3 V、频率为2 kHz、占空比为45%和55%的方波.电磁铁电流通过测量采样电阻两端的电压来间接测量．从图7、8可以看出,在两种占空比下,电压和电流的仿真结果都与实验结果比较吻合.此外,可以看出,电磁铁两端的电压波形并非规则的方波,不规则之处主要体现在以下三方面.1)占空比偏移.输出波形的占空比比输入波形偏大,进一步分析可知,引起该现象的主要因素是相于对PWM信号的上升沿与下降沿,光耦芯片存在很小的开启延时(约为1 μs)和较大的关闭延时(约为26 μs).引起不对称的开关时间的原因是光耦芯片的原理类似于光电二极管,输入端输入一定电流后能够立即发光,引起输出端导通；输入端断流后,输出端的电流逐步衰减为零,存在一定的衰减时间.光耦的关闭延时,引起了分压电阻两端的电压(栅源极电压)的缓慢降低,也引起了三极管的关闭延时．2)峰谷值不对称.输出波形的峰值电压为24.5 V,而谷值电压为-27.5 V,并非理想的±24 V电压.产生该现象的原因是开启和关闭回路存在电磁铁之外的电阻,主要包括三极管的导通电阻、二极管的正向导通电阻和采样电阻的电阻.一般来说,这些电阻都比较小(0.5 Ω),但是当电磁铁的内阻较小(3 Ω) 时,相对影响不可忽略．3)小占空比波形失真.如图7所示,当占空比为45%时,负向波形出现失真.结合对占空比小于占空比时的电压分析可知,产生该现象的原因是当占空比较小时,充电时间短,卸荷过程长,当电磁铁中的电流卸荷至零时,卸荷二极管截止,此时电磁铁两端的电压无法维持在-27.5V,逐渐衰减至0．在驱动电路输入端输入不同频率,不同占空比的PWM驱动电压,测量比例电磁铁中的稳态电流,可以得到不同PWM驱动频率、不同占空比下的稳态电流关系曲线,如图9所示．从图9可以看出,仿真模型的稳态电流与实验测得的结果比较吻合,进一步分析可以得到如下结论.1)在同一PWM频率下,电磁铁的输入占空比和输出电流稳态特性呈现明显的多段非线性.当占空比小于Dc0时,电流非常小,而且电流与占空比不成比例.当占空比大于Dc0时,电流与占空比的关系呈现很好的比例特性.当输入占空比为[50%+Dc0,100%]时,电流出现饱和,原因是占空比偏移致使电磁铁两端实际占空比达到100%.在1～5 kHz下,理论上的占空比的线性调节范围近似为[Dc0, 50%+ Dc0]．2)在不同的频率下,根据转折占空比的计算公式可知,在102～104 Hz的频率范围内转折占空比及导数的关系如图10所示.可以看出,Dc0随着频率的增大而减小,若不考虑光耦延时,转折占空比随着频率增大无限接近50%；当频率为1～5 kHz时,转折占空比非常接近50%.选择高频PWM驱动能够有效减小转折转空比的影响.当考虑光耦延时后,随着频率的增大,转折占空比显著降低.从图9及式(9)可以看出,平移量近似等于频率与延时时间的乘积．3)由于比例电磁铁的电流工作范围为0～3 A,对于不同的PWM频率,从图9可以看出,实际控制占空比的调节范围为[Dc0, Dc0+30%],调节范围只有整个控制范围的30%．综上分析可知,理论模型能够较准确地反映“反接卸荷”式驱动电路的主要非线性特征.此外,“反接卸荷”式驱动电路显著提高了电磁铁中电流的衰减速度,但占空比调节范围缩小了,并且出现转折占空比.通过合理地选择PWM驱动频率,可以减小转折占空比对驱动性能的影响.下一节继续研究转折占空比对电流控制性能的影响．为了提高比例电磁铁电流控制响应速度,通常采用电流反馈闭环来消除输入占空比和电磁铁电流环节的干扰.典型的闭环控制方法是比例-积分(PI)反馈控制,然而在实际电流闭环性能测试中发现,PI控制器存在零位响应滞后的问题.直接采用PI控制器设计电流闭环控制器,输入正弦跟随信号,响应情况如图11所示．从图11可以看出,当控制指令经过零位时,电流跟随会产生较大的滞后.产生该现象的原因分析如下.若要使电磁铁的电流从零开始上升,PI控制器的输出控制占空比从0开始递增；由于控制占空比和电磁铁电流之间存在多段非线性,在小占空比下电流上升较慢,从而导致电流跟踪响应延时,该延时会对比例阀的换向产生显著影响．针对提出的电流闭环PI调节过零位滞后的问题及初步分析,可以采用带初值的PI 控制器来改进设计.思路是在PI控制器过零位时,在初值的作用下迅速跨越非线性调节区域,以便充分利用驱动电路的线性部分.考虑到比例积分控制器的抗积分饱和问题,一般可以采用积分分离PI控制器等条件积分(conditional integration)法来改善[13-14],但条件积分法采用非线性控制结构,控制鲁棒性较差且积分限制条件难以选取.为了解决这两个问题,提出的电流控制器结构如图12所示．根据图12,可得实际控制占空比输出方程：式中：ir为控制电流输入指令；im为测量电流；kp和ki分别为比例系数和积分系数；Dc0为转折占空比；D为经过饱和环节后的计算占空比；α为转折占空比补偿系数；β为抗积分饱和系数,取为常数0.5.α和D按下式计算：实际上,当计算占空比为[Dc0,Dc0+50%]时,D=Dc,控制器为带初值的PI控制器：为了验证新型电流控制器的电流闭环控制性能,分别在不同的PWM驱动频率以及不同的转折占空比下,验证电流控制器的正弦输入信号跟随性能,试验结果分别如图13、14所示．从图13可以看出,在2 kHz下,转折占空比约为45%,采用该初值后,与无初值相比,滞后显著减小；采用偏大的初值(55%),会引起较大的负跟踪误差,说明PI控制器的初值等于转折占空比时的补偿效果较好．如图14所示,在5 kHz下,转折占空比约为25%,可以看出,采用25%进行补偿,具有比较理想的补偿效果．(1) 本文建立“反接卸荷”式驱动电路的分线性数学模型,重点描述占空比偏移、峰谷值不对称、小占空比下波形失真三方面的主要非线性特征.从仿真和试验结果来看,“反接卸荷”式驱动电路稳态电流具有典型的分段非线性特性,分段分界点的表征参数是转折占空比,该数值主要受到光耦启闭延时时间及PWM驱动频率的影响.光耦启闭的延时时间越长,稳态电流-占空比特性曲线左移越多,但不影响电流的线性调节范围.总的来说,具有更快的电流衰减速度,但线性调节范围减小.在进行电流控制器设计时,需要考虑避开非线性区域．(2) 基于对驱动电流的建模分析,本文提出改进型电流控制器.主要思路是使驱动电流跨越非线性段,进行线性调节范围,从而发挥PI线性控制器的控制性能,主要包括低占空比段的快速跨越以及高占空比饱和段的抗饱和积分器设计.试验结果表明,采用新型控制器后,可以有效地消除零位启动滞后,同时具有良好的正弦输入跟随性能．【相关文献】[1] 吴根茂.新编实用电液比例技术[M].杭州：浙江大学出版社,2006: 52-56．[2] CANUTO E, ACUNA B W, AGOSTANI M, et al. 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电磁比例换向阀性能测试实验台设计与实现
电磁比例换向阀性能测试实验台设计与实现发布时间：2022-08-08T08:23:07.683Z 来源：《科技新时代》2022年8期作者：冯治[导读] 液压技术在飞速发展过程中，性能水平不断提高，电磁比例换向阀是其中最为关键的控制元件，其本身的性能直接决定了最后的应用效果和应用稳定性。
但从目前来看，电磁比例换向阀性能测试成本较高、测试技术复杂，加强对电磁比例换向阀性能测试实验台的设计实现，可以让换向阀性能测试工作得到落实。
上海七洋液压机械有限公司 201613摘要：近几年来，液压传动系统不断优化，在工业领域内得到了广泛应用，但在实际应用过程中电磁比例换向阀受到多方面因素的影响，还需要对其性能进行综合性分析。
基于此，本文从电磁比例换向阀性能测试工作入手，明确具体的设计原理，展开针对性的设计实现分析，以此降低性能测试成本，提高测试精确性。
关键词：电磁比例；换向阀；性能测试；实验台引言：液压技术在飞速发展过程中，性能水平不断提高，电磁比例换向阀是其中最为关键的控制元件，其本身的性能直接决定了最后的应用效果和应用稳定性。
但从目前来看，电磁比例换向阀性能测试成本较高、测试技术复杂，加强对电磁比例换向阀性能测试实验台的设计实现，可以让换向阀性能测试工作得到落实。
1.电磁比例换向阀性能测试分析电磁比例换向阀性能测试工作需要建立在系统的测试方案和测试原理基础上，从目前来看，电磁比例换向阀性能测试工作主要可以分为静态性能和动态性能良好方面。
当前市面上较为常见的电磁比例换向阀为靠比例电磁铁操控的4WRA型直动式比例换向阀，这种换向阀在实际应用过程中会受到多方面因素的影响，性能不稳定，需要针对具体的测试项目，明确其本身的需求，以此为后续的电磁比例换向阀性能测试实验台设计与实现奠定基础。
目前国际上针对电磁比例换向阀性能测试主要选择动态油缸测量方式，形成特殊响应特性曲线，了解电磁比例换向阀的结构和工作原理。
未来还需要对测试系统展开分析，明确具体的测试软件和测试硬件，完成相应的设备选型，在完成的实验台上展开具体的测试，以此判断实验台设计的合理性和准确性。
具有压力补偿器的比例流量阀开度控制算法研究
其 中： 为 阀芯弹簧 力增益 ，ｓ为 阀芯截 面面积 ，Ｐ
为进 口压 力 ， 为 阀芯位 移 量 ，最 大 值 为 ３ｍ ， ｍ Ｆ 为压力补偿器 由于机械限位受 到的压力 。
２ ２ 阀 口开 启 段 ．
液压力 ＝ ，该 阶段 阀芯力学模型为 ： ０ Ｆ ，＝ （ ） Ｍ＝ ４ Ｋ ＋ ０ 其 中： ＞ａ＋ 。 ｂ ２ ５ 仿真 与 实验 ． 使 用 Ｍ Ｔ Ａ 软 ＡＬＢ
Ｉ，
图 ５ 电磁 力 跳 变 段 阀 芯 位 置 状 态
阀芯 稳 态 力 学 方程 为 ：
ＦＭ —ＦＫ＝０
死区补偿
（４）死区补偿控制滑阀式比例阀在阀芯运动起点（节流阀）或中位附近（方向阀）带有一定的遮盖量（即死区）。
该死区减小零位阀芯泄漏，并在例如电源失效或急停工况提供更大安全性。
然而阀芯遮盖的影响意味着必须向阀电磁铁线圈提供一定的最小信号值，然后系统中才出现可感觉到的动作。
如图11-6(a)所示。
为了降低成本，改善工艺性，比例方向阀的节流边约有15%~20%I max的覆盖量，通常正反两个方向均有死区存在，且其大小不同。
为了提高控制质量，需要设法消除该死区，常用的方法是利用阶跃信号产生快调电路，是阀芯迅速越过死区，如图11-6（b）所示。
图11-6（a）死区的形成图11-6（b）死区补偿（5）斜坡控制与方向识别斜坡信号用于控制信号的上升变化和下降变化的速度（如摊铺机的起步，停机过程，前后行驶控制中死区的过渡等），使当输入阶跃信号时，能够以可调的速率无冲击的到达给定值的要求，从而获得平稳而迅速的起动，转换或停止，进而提高机器的作业效率。
放大器上的可调的斜坡函数发生器实际上是通过电位器调整斜坡信号的角度，而不是斜坡时间，如图11-7（a）所示。
现代数字控制技术中，为了实现更精确和舒适性的要求，其斜坡的形式利用软件技术可以按人为设计的曲线形式来控制。
在比例方向阀放大器中，象限识别（即方向识别）用于两个运动方向的加速和减速控制，如图11-7（b）所示。
图中比例阀控制执行器，电磁铁a通电使缸活塞沿“前进”方向移动。
加速度可由加速斜坡A来控制。
为了使活塞运动反向，活塞先以由减速斜坡D确定的变化率减速，随着阀芯越过中位和电磁铁b通电，活塞在此以加速斜坡A确定的变化率沿后退方向加速，因而可以看到，在X与Y点之间阀芯在阀体中沿同一方向运动，但阀芯运动速度会在它越过中位时改变。
这一自动的改变就成为象限识别，即方向识别。
在某些情况下，放大电路可提供带有四个单独斜坡调整的放大器，即两个运动方向的加图11-7（a）斜坡控制图11-7（b）方向识别（6）脉宽比例调节技术采用脉宽比例（PWM）调节控制技术，阀芯的运动响应PWM信号的平均值，使阀芯工作处于微动状态，大大减少了滞环现象，它不仅可以取消颤振信号，而且功率驱动电路的功率管工作处在饱和工况和截止工况，即功率管基本上用作一个通/断开关，并且以恒定的电压向电磁铁供给一系列的通/断脉冲，这些脉冲有固定的频率（一般取1KHZ），而信号值取决于每个“通”脉冲相对于“断”脉冲的持续时间（信号-空档比）的变化。
电液比例方向控制阀
Fs xV K fs
(2)
K fs —稳态液动力弹簧刚度。 式中 Fs —稳态液动力变化量； X V —阀芯位移偏差； 式（2）表明，当稳态液动力增大，阀口会关小，这是液动力超过比例电磁铁驱 动力的结果。 这种单级阀只能在流量不大、压力较小且流量控制精度要求不高的场合使用， 阀芯的位移和阀的功率域分别受到比例电磁铁的有效行程及电磁力的限制。
电液比例方向控制阀
1.电液比例方向控制阀概述
2.举例介绍单级电液比例方向阀
3.比例方向阀的特性分析和选用方法
1.电液比例方向控制阀概述
在电液比例方向控制阀中，与输入电信号成比例的输出量是阀芯的位移 或输出流量，并且该输出量随着输入信号的正负变化而改变运动方向。因 此，电液比例方向控制阀本质上是一个方向流量控制阀。 比例方向阀有以下几种方法： 1）根据阀内是否包含有内部反馈闭环，比例方向阀可以分为带内部反馈闭 环和不带内部反馈闭环两种类型。其中带内部反馈闭环的比例方向阀又有 位移—点反馈、位移—力反馈和直接位置反馈等形式，且以位移—电反馈 型居多。 2）根据对流量的控制方式，可分为节流控制型与流量控制型比例方向阀。 节流控制型比例方向阀与比例节流阀都是控制功率级阀芯的轴向位移 （对应阀口开度），输出流量受负载压力和供油压力变化的影响；流量控 制型比例方向阀与比例流量阀一样，可由节流控制型比例方向阀与定差减 压阀或定差异流量阀组成压差补偿型或压力适应型比例方向流量阀，或由 流量检测反馈装置构成带内部反馈闭环的流量控制型比例方向阀，其受控 流量由输入信号决定，与供油压力或负载压力的变化无关。 3）根据阀芯的结构的形式，比例方向阀可分为滑阀式（滑阀结构）和插装 式（锥阀结构）。 4）按照阀内液压功率放大的级数，比例方向阀可以分为单级阀、二级阀、 三级阀。
电液比例方向阀死区的智能补偿
（ ｈｎＳｉ ｃ Ｗｕ ａ ｃｅ ｅ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｉｅｓｔ．４ ０ ８ ） ｎ ｅｈ ｏｏ ｙＵｎｖｒｉ ｙ ３ ０ １
Ａｂ 打ａ ｔ ｈｓｐ ｐｒｐ ｔ ｆｒ ａｄｔｅｍ ｔｏ －ｎｅｌ ｅ ｔ ｏ ｐ ｎａｉ － ｅｄ删 】 ｌ ｔ ｈｄａｄｅｐｏ啊ｔ Ｉｌ ｉ 吕 ｃ ：Ｔ ｉ ａ ｅ ｕｓ ｏｗ ｒ ｅｈ ｄｄ ｉｔｌｇ ｎ ｍ ｅｓｔ ｎｄ ｄａ ｈ ｉ ｃ ｏ ｅｉ ｅｅ ｒ ｙｉｔｉ 【Ｆ ｉ １ ｄｉ ｎ ｅｏ ０日ｄ ｖｌｅ ｔｉ ａｖ ．Ｉ ｓ
ｄ ａ ｏ ｅ ｎｅｌ ｅ ｔｃ ｍｐ ｎａ ｏ ｅ ｄ ｚ ｎ ；Ｉ ｔｌ ｇ ｎ ｏ ｅ ｓ ｔ ｎ ｉ ｉ
Ｋｅ Ｄ ｄ ： Ｅ￣ ｌ ｈ ｄ ａ ｌ ｐ ｏ ｅ ｆ ｍ ｌ ａｖ ； （ Ｉ ｓ ｔ Ｉ ］ ｒｓ ｌｃｒ ｙ ｒｔ ｃ ｒｐ ｒ ｏ ｌｅ ｈＩ 曲 ａｉ Ｉ ｏ ｄ ｉ ｖ ｐ ０
比例 阀的死 区补偿必须认真 考虑 。
大都 只能进行单 向的速度 调 节或 点 位控 制 ，因而 尚不 能完 全取代电 液伺 服系统 ，也 即难 以进 行 连续 的 轨迹 控 制 ，当信号频 率 比较 高时 尤其 如 此 。笔 者 曾利用 一 个 比例方 向阀构成 的板簧 加 载 系统 、探讨 了在谐 波信 号输入 时 比例 阀的伺 服控 制 Ｊ ，证 明在电 液 比例 方 向 阀的伺 服控 制 中 ．确有 许 多问 题值 得深 入研 究 。其 中 尤以 比例 阀的死 区补偿 为甚 。本 文就 此进 行进 一 步 的
形将产生畸变，除非指令信号频率较低，使死 区的滞 后效应 所导致的误 差落在许可范 围内 。 虽 然增加死 区补偿 电压 的幅值 ，可缩 短 阍芯 过死 区的时间 ，减弱死 区的滞后 效应 ，但 死 区补偿 电压过
比例方向控制阀比例阀-Vickers伊顿威格士
比例阀
比例方向控制阀
K(A)DG5V-5/7/8 & KDG5V-10, 1* 系列 两级型不带电气反馈 ISO 4401 规格 05, 07,08 和 10 ANSI/B93.7M-D07/08/09
这个产品的设计和试验已满足欧洲电磁相容性规程 (EMC) 89/336/EEC (通过 91/263/EEC，92/21/EEC 和 93/68/EEC，第 5 款的修正) 这一专门的标准纲要。关于实现有效保护等级的安装要求细节，见这个样本和 威格士电子产品的安装接线实施说明书 2468，以及每一件 KA 型阀均包装有的说明书 02-123931A。和这个 规程相关的接线实施用 电磁相容性 (EMC) 来指示。
关闭
7=
P 口打开至 A 和 B
12 =
当阀芯对中时全部油口关
闭，当阀芯通电时有差动
功能
33/133 = 当阀芯对中时，A，B 排
放至 T
4 阀芯／弹簧配置 C = 阀芯弹簧对中
5 额定流量
见 B.6 页的"阀芯数据" 额定流量 (L/min) 用于对称阀芯： "A" 口的额定流量 (L/min)用于非 对称阀芯
这类阀为每次工作循环中有重复负载条件 的应用场合，例如注塑机中的合模/开模， 提供有效而经济的解决方案。
带内装放大器的 5，7，8 规格的阀有货。
特征和优点
● 这种阀的制造是按照世界级的质量标 准，并且在全球范围内销售和维修。
● 这种阀作为反馈型比例阀和伺服阀的 一种成本有效的代替品，拓展了应用前 景。
减压阀模块 见 "型号编法"
主级 阀芯型式 “2C” 所示
7 针插头
比例方向阀的结构特点
(b) 搭接量为0 （c) 搭接量为正值
表2-1 三位四通比例方向阀的机能及流动状态 共10种机能
E
E1
E2
E3 M
W W1 W2 W3
从本质上说，由于电液比例方向阀的阀芯可
以定位在任一位置上，即位置是无级可调的。 它就再不局限于3位阀了。其实，它可以作 成四位或五位四通的型式。
例如一个四位置的阀中有四个 功能位置，如图2—28所示。 设两电磁铁电流为零时中位是 位置2，电磁铁a的指令信号从 零增加至控制电流的40%时定 位在位置3上，100%控制电流 时定位在位置4上。而当电磁铁 b的指令信号从0至100%增长 时，阀芯逐渐定位在阀位1的位 置上。可见，合理地利用比例 阀的多工作位置的特点，并与 适当的电控器配合使用，仅用 一个比例方向阀就可以实现加 速、减速、平衡、差动、快速 及慢速等多种功能，可大大简 化液压控制系统。
马达的停止和起动都会变 的更平稳。
为对称的YX（W）型中位节 流 型阀芯。这种阀芯处于中 位时P油封团，A和B与T 油口经节流孔相通。中位 时，矩形节流槽的开口量 可通过的流量也是约为额 定流量的3%左右。这种 阀主要用于面积比接近 1：1的单出杆活塞缸。它 可以消除中位时由于阀芯 的泄露而引起的活塞缓慢 外伸现象，也可以防止有 杆腔的液压力放大作用。 在单出杆缸用于超越负载 的场合，或某些平衡回路、 液控单向阀回路的场合， 有时就必须采用这种阀芯 的形式。
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第3 期
张佳旭，等：双电磁铁比例方向阀零位位置控制死区补偿方法研究
·263·
0引言
电液比例阀能够按照输入电信号的大小以及极性 来控制输出流量的大小和方向，但当电液比例方向阀 处于零位时，不能够线性地响应控制信号，即产生较大 的死区。对于以零位为工作点的闭环系统，这样的死 区会严重影响系统控制质量，因此要获得良好的伺服 控制效果，就必须尽量地减少比例阀死区对系统的影 响果［1］。对此，国内外专家提出了各种解决的方法。
针对零位附近电流值过小的情况，有不同形式的 电流补偿方式，如定值补偿。刘白雁等人［2］提出了线 性化补偿和智能补偿方法，并被相继运用到比例阀的 控制上，大大改善了响应的波形。针对 PID 控制方式 的局限性，衍生出了多种 PID 控制的变形，比如积分分 离、微分先行或者参数自整定的方式，提高了比例电磁 铁 的 控 制 精 度，从 而 更 加 精 确 地 控 制 了 阀 心 的 位 置［3-4］。近年来，又有人提出了模糊控制和神经网络控 制等智能控制方式［5-8］，有效地改善了系统非线性及时 变性带来的影响。ACUA-BＲAVO W 等人［9］提出了 采用递阶控制结构来控制比例方向阀的位移，即采用 双闭环的方式来控制比例阀。
来的比例方向阀的零位位置控制死区，改善了阀心位置的响应波形。
关键词： 零位位置死区；位置补偿；电流阶跃；比例方向阀；阀心
中图分类号： TH138． 52 + 3； TH39
文献标志码： A
文章编号： 1001 － 4551（2019）03 － 0262 － 05
Dead zone compensation method of zero position control of double electromagnet proportional direction valve
张佳旭1 ，俞亚新1* ，翁之旦2 ，金 波3 ，郭 强3
（1． 浙江理工大学 机械与自动控制学院，浙江 杭州 310018；2． 宁波华液机器制造有限公司， 浙江 宁波 315153；3． 浙江大学 机械工程学院，浙江 杭州 310027）
摘要： 针对双电磁铁驱动并带有阀心位置传感器的比例方向阀位置控制在零位存在死区的问题，运用 Simulink 对阀心位置控制系
ZHANG Jia-xu1，YU Ya-xin1，WENG Zhi-dan2 ，JIN Bo3，GUO Qiang3
（1． College of Mechanical and Automatic Control，Zhejiang Sci-Tech University，Hangzhou 310018，China； 2． Ningbo HOYEA Machinery Manufacture，Ningbo 315153，China； 3． Department of Mechanical Engineering，Zhejiang University，Hangzhou 310027，China）
Abstract： Aiming at the problem of proportional directional valve position control in zero position，which is driven by two electromagnet and with valve center position sensor，the valve center position control system was modeled by Simulink，the cause of zero dead zone was studied． The influence of the factors forming zero dead zone on the time of dead zone was analyzed by simulation． The compensation strategies of zero current step and attenuated position instruction jump were proposed according to different factors，and the compensation performances of different compensation methods were compared． Finally，it was verified by experiments． The results indicate that the dead zone of zero position control and response waveform of the valve，which due to the nonlinear and time-varying system can be effectively eliminated by the position control compensation method． Key words： zero position dead zone； position compensation； current step； proportional directional valve； valve core
收稿日期： 2018 － 09 － 23 基金项目： 国家自然科学基金资助项目（51521064） 作者简介： 张佳旭（1993 － ） ，男，浙江嘉兴人，硕士研究生，主要从事比例方向阀控制方面的研究。E-mail：phzhangjiaxu@ 163． com 通信联系人： 俞亚新，女，副教授，硕士生导师。E-mail：yyxin@ zstu． edu． cn
第 36 卷第 3 期 2019 年 3 月
机电工程
Journal of Mechanical ＆ Electrical Engineering
Vol． 36 No． 3 Mar． 2019
பைடு நூலகம்
DOI：10． 3969 / j． issn． 1001 － 4551． 2019． 03． 006
双电磁铁比例方向阀零位位置 控制死区补偿方法研究*
统进行了建模，对零位死区的形成原因进行了研究。通过仿真，对形成零位死区的各个影响因素对死区时间的影响程度进行了分
析；基于不同的影响因素，提出了零位电流阶跃与衰减式位置指令跳跃的补偿策略；比较了该控制策略与其他控制方法对阀心位置
的控制性能，最后通过实验进行了验证。研究结果表明：采用该位置控制补偿策略可以有效地消除由于系统非线性和时变性所带