第1章　概述

1.1　氣動(dòng)比例系統(tǒng)研究的發(fā)展與現(xiàn)狀

1.1.1　氣動(dòng)比例系統(tǒng)的特點(diǎn)

氣壓傳動(dòng)技術(shù)是流體傳動(dòng)與控制技術(shù)的一個(gè)重要分支。由于氣動(dòng)技術(shù)具有響應(yīng)速度快、元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗環(huán)境污染、成本低廉、便于集中供氣和工作時(shí)無(wú)污染等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制場(chǎng)合。隨著氣動(dòng)技術(shù)的不斷發(fā)展，氣動(dòng)和機(jī)械、液壓、電氣技術(shù)的結(jié)合，使該技術(shù)正向著精密化、小型化、高可靠性和高智能控制方向發(fā)展，特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步、優(yōu)秀的控制軟件與各類執(zhí)行元件有關(guān)的傳感器的結(jié)合，使氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備對(duì)許多自動(dòng)控制的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的氣動(dòng)系統(tǒng)只能在兩個(gè)機(jī)械調(diào)定位置實(shí)現(xiàn)可靠定位，運(yùn)動(dòng)速度只能靠單向節(jié)流閥單一調(diào)定的狀態(tài)，已經(jīng)無(wú)法滿足這種需求。而氣動(dòng)比例控制技術(shù)的出現(xiàn)大大拓寬了氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，它能夠非常方便地實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)無(wú)級(jí)調(diào)速以及在任意位置的精確定位。

目前，常用的氣動(dòng)位置控制系統(tǒng)有三種類型：比例/伺服閥系統(tǒng)、PWM/PCM位置系統(tǒng)和鎖定氣缸系統(tǒng)。氣動(dòng)比例/伺服系統(tǒng)是指輸出量隨輸入量按比例連續(xù)變化的氣動(dòng)隨動(dòng)控制系統(tǒng)。在工業(yè)應(yīng)用中，比例閥和伺服閥的區(qū)分并不嚴(yán)格。對(duì)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(hào)轉(zhuǎn)換為液壓氣動(dòng)信號(hào)，而兩者的區(qū)別在于閥的動(dòng)態(tài)性能及其電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)。伺服閥系統(tǒng)由于成本高、對(duì)污染敏感，只用在精度要求特別高的場(chǎng)合。因?yàn)楸壤y與伺服閥相比具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、抗污染能力強(qiáng)、工作可靠、使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，因此對(duì)于一些既要求能連續(xù)控制系統(tǒng)的壓力、流量等參數(shù)又對(duì)其控制精度要求不是很高的系統(tǒng)，一般采用比例閥。

早期的氣動(dòng)比例/伺服控制系統(tǒng)，大都采用機(jī)械控制方式，將最終輸出量轉(zhuǎn)換為機(jī)械彈簧位移或電壓信號(hào)，然后反饋至無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)氣閥，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出量的連續(xù)控制。這種系統(tǒng)最大的缺點(diǎn)是控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制精度低，尤其是在高頻響應(yīng)的閉環(huán)系統(tǒng)中，執(zhí)行器位置的穩(wěn)定性很難控制。