第六章 电液比例电控技术与检测

式中Δui = ui2 — ui1 ，称为差模，Kf＝ Rf / R1 称为差模放大系数，
Kf＝1 时，可以做成减法器。
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第六章
电液比例电控技术与检测
6．3 比例控制放大器

（2）调节器电路 常用的调节器电路可被称为一种广义反相型和同相型放大电 路。反相放大器和同相放大器的输入回路和反馈回路均为纯电阻。

u0= （1+ Rf /R1）×ui
故输出电压与输 入电压成比例，比例 系数为大于等于1的 正数。同相放大器的 优点是输入电阻很大，
一般达10MΩ以上，
所以常用作电压跟随 器。
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6．3 比例控制放大器

c. 差动放大器 差动放大器两个输入端都有输入信号，如图示。
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6．2 电源电路

比例放大器中较常使用电容滤波电路，它是在整流电路的轴 出端按一个较大的电容器C与负载并联，如图所示。
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6．2 电源电路

6．2 . 3 稳压电路 经整流滤波后的直流电压的波纹系数已经很小，可以直接 用于对比例电磁铁供电，但用于比例放大器内电路的控制电压时， 还容易由于干扰，不能满足要求，因此需增加稳压电路。又由于 放大器内的各单元多数以运算放大器为基础构成，要求由正、负 电源供电，因此又要求分压成稳定的正负电源，并扩大输出电流。 可见，比例放大器的稳压电路实质上由二级稳压电路组成：第一 级以滤波后的电压为输入，输出一个较高的稳定电压；第二级把 此电压再分成两个正、负稳压电源，用于内部控制供电和向外部 指令电位器提供标准电压。
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6．3 比例控制放大器
正电压
负电压
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6．2 电源电路
三端式稳压器作正、负输出
单电源改双电源
集成稳压电路组合形成的双电源稳压电路
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6．3 比例控制放大器

比例放大器是一种专用的电子装置，用来对比例阀的控制电 磁铁提供特定波形的控制电流，并对整个比例阀或系统进行开环 或闭环控制。所以比例放大器应具有相应的功能相适应能力，以
满足生产上的需要。

各种类型的比例放大器的内部电路不尽相同，但它们都是由
一些基本信号处理单元组成。由集成运算放大器组成的电路，其
性能比晶体管电路优越，温漂小，体积小，可靠性高，设计使用 力便。因此，现代的比例控制放大器都采用由运放组成的电路， 来完成放大、振荡、稳压、信号处理、比较、A／D和D／A变换 等各种功能，下面对常用的基本电路作一简单介绍。
电液比例系统
2006.7.20
第六章

电液比例电控技术与检测


6．1 概述 6．2 电源电路 6．3 比例控制放大器 6．4 编程器电路 6．5 比例放大器的使用及调整
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电液比例电控技术与检测
6．1 概述

电脑比例控制系统的优点是充分利用液压控制与电气控制的 长处。即在功率传递方面利用液压传动的大功率，响应快速的优
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6．2 电源电路
比例放大器的电源电路组成部分
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6．2 电源电路


6．2 . 1 整流电路
利用二极管的单向导电性，将交变电压变换成单向脉动电压的电路 称为整流电路。在比例电控技术中广泛使用的是单相桥式整流电路。单 相桥式整流电路及破形如下图所示。


6．1．1 比例放大器的基本技术要求
为了使比例系统获得预期的功能，必须对比例阀进行正确的控 制。这一任务是由比例放大器来完成的。概括起来，对比例放大器 的基本要求是：能及时地产生正确有效的控制信号。及时地产生控 制信号意味着除了有产生信号的装置外，还必需要有正确无误的逻 辑控制与信号处理装置。正确有效的控制信号意味着信号的幅值和 波形都应该满足比例阀的要求，与电—机械转换装置相匹配。为了 减小比例元件零位死区的影响，放大器应具有幅值可调的初始电流 功能；为减小滞环的影响，放大器的输出电流应含有一定频率和幅 值的颤振电流分量；为减小系统过渡过程的冲击，对阶跃输入信号 能自动生成速率可调的斜坡输入信号。此外，控制系统中用于处理 的电信号一般为弱电信号，而比例电磁铁的控制功率一般都在15~ 20VA左右，甚至更大，因此放大器还应带动功率放大级。
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6．2 电源电路

6．2 . 2 滤波电路 整流后输出的电压是脉动直流电压。其中交流分量较大，还 不适宜于电子放大器的正常工作。因此需要有滤波电路把脉动直 流电压变成平滑的电压。这种滤波电路实质是一个低通滤波电路。 全波整流输出时，几种滤波电路的比较如下表所示。
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6．3 比例控制放大器

设同相输入端的信号 ui2，反向输入端的输人为 ui1，则输出电 压：
若外部电阻满足匹配条件，即 R1 // Rf = R2 // R3,或 R1 = R2，
R3 = Rf，则输出电压 u0 = Rf×（ui2 — ui1）/R 1= Kf×Δui
加一路信号输入，只需增加一个电阻，而且加数值很容易确定。
由于存在“虚地”，各路输人信号之间互不影响。
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6．3 比例控制放大器
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6．3 比例控制放大器

b. 同向放大器 同相放大路的电路如下图所示。输入信号从同相输入端引入， 为平衡电阻，反相输入端经接地。电压输出：
点，在信号处理方面利用电气信号的处理运算方便的优点，并且
可以对被控液压参数的大小进行电气遥控和无级转换。这样使液 压阀自动地参与各种自动控制过程，无需象常规控制中经常用要
人工控制的参与，从而使整个液压系统的控制水平得以大大的提
高。使电液比例系统获得广泛的应用。
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6．1 概述

（3）信号发生和处理电路 为了改善控制性能，适应不同的对象和工况，比例放大器中 还设有多种信号处理和发生电路。例如为了改善起动停止性能， 设有斜坡信号发生器或专门的函数发生器。为了改善迟滞特性， 设有颤振信号发生器等。下面对常用的信号发生与处理电路作一 介绍。

a. 斜坡信号发生器
斜坡信号发生器用于控制信号的上升变化和下降变化速度， 使当输入阶跃信号时，能够以可调的速率无冲击地到达给定值要 求，从而获得平稳而迅速的起动、转换或停止，进而提高生产率。
馈。
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6．1 概述

2. 电源电路

电源电路包括电源供给电路和滤波、稳压电路等。前一部分通
常利用 220V 交流电源经降压整流后变成直流 24V 然后接入比例放大 器，是比例放大器的外部电路。后一部分电路通常已经包括在比例
放大器内部，是比例放大器的内部电路。电源电路的功能是对整个
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6．3 比例控制放大器

电路输出电压：
u0= - Rf×ui /R1
可见，反相放大时，输出电压与输入电压之间之关系决定于
比值Rf/R1 ，与放人器的放大倍数无关。式中的负号表示输小电
压与输人电压反向。
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6．3 比例控制放大器

有两种形式，一种称为阀内闭环，常见的是阀芯位移的反馈；另 一种称为外闭环，是对系统的实际控制量的反馈。后者是闭环控
制系统，前者对控制量来说仍然是开环的。
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6．2 电源电路

电源电路包括两部分，就是在外的电源供给电路和在内的稳 压电路。比例放大器外的供给电路可以来用24V的直流电源，但 更常用的是采用交流220V电源，经整流、滤波后转换成24V的电 源。在内的稳压电路的主要作用是分离出比例放大器正常工作中 所需的各种直流稳压电源。对电源电路的要求是在外界电压变化、 温度变化及负载变化的允许范围内。保证输出的直流电压稳定不 变。并要求电源电路具有过载保护功能，在各种情况下仍能正常 工作。
并加上必要的简单外围电路，便可以组成一个完整的电气控制系
统。
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第六章
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6．1 概述


6．1．2 比例阀的电气控制组成
一个典型的比例阀电气控制系统可以分成以下五个部分：
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6．1 概述

1. 比例放大器 它又称为电控器，是图中的点划线内部分。它本身包含多种 有特定功能的基本电路，是电气控制系统的核心部分。信号的处
理及放大是在比例放大器内完成的。它与外围电路一起构成比例
阀的电气控制系统。通常它有一个或两个输出通道，把经过放大 的功率信号送到比例电磁铁。双输出通道的用于控制比例方向阀，
单输出通道的用于控制其它的比例元件。比例放大器通常用于力
控制型比例电磁铁，或行程控制型电磁电。用于控制后者的都带 有位置捡测反馈通道，如图示，该反馈通道专用于阀芯的位置反
响。常用的调节器电路有比例调节器（P 调节器），积分调节器
（I 调节器），微分调节器（D 调节器），PI 调节器，PD 调节 器, PID 调节器。

通过各种调节器的组合形成的调节电路可以对输入信号和反
馈信号进行调解，消除干扰，保证电磁比例阀的控制功能。