第1章　概述

1.1　氣動比例系統研究的發展與現狀

1.1.1　氣動比例系統的特點

氣壓傳動技術是流體傳動與控制技術的一個重要分支。由于氣動技術具有響應速度快、元件結構簡單、抗環境污染、成本低廉、便于集中供氣和工作時無污染等特點，被廣泛應用于自動控制場合。隨著氣動技術的不斷發展，氣動和機械、液壓、電氣技術的結合，使該技術正向著精密化、小型化、高可靠性和高智能控制方向發展，特別是隨著計算機技術的進步、優秀的控制軟件與各類執行元件有關的傳感器的結合，使氣動技術的應用越來越廣泛。

隨著工業自動化技術的發展，設備對許多自動控制的要求越來越高，傳統的氣動系統只能在兩個機械調定位置實現可靠定位，運動速度只能靠單向節流閥單一調定的狀態，已經無法滿足這種需求。而氣動比例控制技術的出現大大拓寬了氣動技術的應用領域，它能夠非常方便地實現多點無級調速以及在任意位置的精確定位。

目前，常用的氣動位置控制系統有三種類型：比例/伺服閥系統、PWM/PCM位置系統和鎖定氣缸系統。氣動比例/伺服系統是指輸出量隨輸入量按比例連續變化的氣動隨動控制系統。在工業應用中，比例閥和伺服閥的區分并不嚴格。對于控制閥的功能，比例閥和伺服閥是完全一致的——它們都是將電信號轉換為液壓氣動信號，而兩者的區別在于閥的動態性能及其電-機械轉換器的結構。伺服閥系統由于成本高、對污染敏感，只用在精度要求特別高的場合。因為比例閥與伺服閥相比具有結構簡單、價格低廉、抗污染能力強、工作可靠、使用維護方便等優點，因此對于一些既要求能連續控制系統的壓力、流量等參數又對其控制精度要求不是很高的系統，一般采用比例閥。

早期的氣動比例/伺服控制系統，大都采用機械控制方式，將最終輸出量轉換為機械彈簧位移或電壓信號，然后反饋至無級調節氣閥，從而實現對輸出量的連續控制。這種系統最大的缺點是控制結構復雜、控制精度低，尤其是在高頻響應的閉環系統中，執行器位置的穩定性很難控制。