1. 滞环

当输入量分别由增加方向、减小方向到达同一量时，两输出量之差称为滞后误差

滞环及其来源：在额定正负电信号之间，以不影响测试结果的速度循环（通常不大于0.05Hz），对应于各相同输出流量正反行程的控制输入电信号之差的最大值∆Imax与额定输入电信号IN之比，即为液压比例阀的滞环Hl，通常以百分率表示【1】，如下：

以曲线表示，其参考图如下：

滞环的存在会降低开环控制系统的重复精度。对于闭环控制系统，比例阀滞环过大会导致系统振动，闭环控制失效。

滞环的影响及规避

在开环液压控制系统中，液压比例阀的滞环会影响控制系统的重复精度，滞环越大，重复精度越低；在闭环液压控制系统中，当液压比例阀的滞环过大时，会导致系统振动【2】，严重影响液压比例阀的动态响应性能。

要想从根本上降低液压比例阀的滞环，需从其结构上考虑，如使阀芯和阀体之间的间隙更合理，提高阀芯、阀体的加工精度，保证其形状精度；合理设置比例电磁铁的工作气隙和非工作气隙的尺寸，保证控制铁芯与导套的同轴度，选择合理的电磁材料。

另一方面，在液压比例阀的线圈驱动上叠加一定频率的颤振信号，也可以有效减小滞环。目前比较常用的方法是改变PWM波占空比来实现颤振信号的叠加【3】。

对液压比例阀驱动信号添加颤振信号的研究是一个重要课题，可采用高性能多功能数据采集卡【4】采集流量传感器输出信号，使用开源测控软件【5】开发上位机程序，绘制液压比例阀的流量——输入信号曲线（如图 1 滞环），对颤振信号和滞环的关系做进一步研究。

应用小百科 | 液压比例阀滞环

1. 重复性

1. 电液伺服阀主要性能指标及特性曲线

1. 静态特性

电液伺服阀的静态性能，可根据测试所得到的负载流量特性、空载流量特性、压力特性、内泄漏特性曲线和性能指标加以评定。

1.1. 负载流量特性(压力-流量特性)

负载流量特性曲线如图1.7所示，它完全描述了伺服阀的静态特性，但要测得这组曲线却相当麻烦，特别是在零位附近很难测出精确的数值，而伺服阀却正好是在此处工作。因此，这些曲线主要还是用来确定伺服阀的类型和估计伺服阀的规格，以便与所要求的负载流量和负载压力相匹配。

图1.7 以G761系列伺服阀为例，压力-流量特性曲线

伺服阀的规格也可以由额定电流、额定压力、额定流量来表示。

(1)额定电流  为产生额定流量对线圈任一极性所规定的输入电流(不包括零偏电流)。

(2)额定压力  额定工作条件时的供油压力。或称额定供油压力。

(3)额定流量  在规定的阀压降下，对应于额定电流的负载流量。

伺服阀额定流量定义：是在100%指令信号，70bar阀压降下，阀通过流量；

u伺服比例阀额定流量定义：是在100%指令信号，10bar阀压降下，阀通过流量；

流过伺服阀的实际流量与输入电流信号的大小以及阀的压降有关。对锐边节流小孔在给定阀压降下的负载流量，可通过下式求出：

1.2空载流量特性

空载流量曲线(简称流量曲线)是输出流量与输入电流呈回环状的函数曲线，如图1.8所示。它是在给定的伺服阀压降和负载压降为零的条件下，使输入电流为正、负额定电流值之间以阀的动态特性不产生影响的循环速度作一完整的循环所描绘出来的连续曲线。

流量曲线中点的轨迹成为名义流量曲线。流量曲线上某点或某段的斜率就是阀在该点或该段的流量增益。伺服阀的额定流量与额定电流之比称为额定流量增益。

图1.8 流量特性曲线

流量曲线非常有用，它不仅给出阀的极性、额定空载流量，而且从中还可以得到阀的线性度、对称度、滞环、分辨率，并揭示阀的零区特性。

1. 线性度

流量伺服阀名义流量曲线的直线性。以名义流量曲线与名义流量增益线的最大偏差电流值与额定电流的百分比表示，如图1.9所示。线性度通常小于7.5%。

(2)对称度

阀的两个极性的名义流量增益的一致程度。用两者之差对较大者的百分比表示，如图1.9所示。对称度通常小于10%。

图1.9 名义流量曲线、线性度、对称度

(3)滞环

在流量曲线中，产生相同输出流量的往、返输入电流的最大差值与额定电流的百分比，如图1.8所示。伺服阀的滞环一般小于5%。

滞环产生的原因，一方面是力矩马达磁路的磁滞，另一方面是伺服阀中的游隙。磁路回环的宽度随输入信号的大小而变化。当输入信号减小时，磁滞回环的宽度将减小。游隙是由于力矩马达中机械固定处的滑动以及阀芯与阀套件的摩擦力产生的。如果油是脏的，则游隙会大大增加，有可能使伺服系统不稳定。

(4)分辨率

使阀的输出流量发生变化所需要的输入电流的最小变化值与额定电流的百分比。通常分辨率规定为从输出流量的增加状态回复到输出流量减小状态所需之电流最小变化值与额定电流之比，如图1.10所示。伺服阀的分辨率一般小于1%，分辨率主要是由伺服阀中的静摩擦力引起的。

图1.10 分辨率

(5)重叠

伺服阀的零位是指空载流量为零的几何零位。伺服阀经常在零位附近工作，因此零位特性特别重要。零位区域是输出级的重叠对流量增益起主要影响的区域。伺服阀的重叠用两极名义流量曲线近似直线的延长线与零流量线相交的总间隔与额定电流的百分比表示。伺服阀的重叠分三种情况，即零重叠、正重叠(负开口)和负重叠(正开口)，如图1.11与1.12所示。

图1.11 滑阀的预开口型式，a)-负开口(t>h)；b)-零开口(t=h)；c)-正开口(t<h)

 

图1.12  伺服阀的重叠量，a)-零开口(零遮盖)；b)-负开口(正遮盖)；c)-负开口(正遮盖)

(6)零偏

为使阀处于零位所需要的输入电流(不计阀的滞环的影响)，以额定电流的百分比表示，如图1.8所示。零偏通常小于3%。

1.3. 压力特性

压力特性曲线是输出流量为零(两个负载油口关闭)时，负载压降与输入电流呈回环状的函数曲线。负载压力对输入电流的变化率就是压力增益。伺服阀的压力增益通常规定为最大负载压降的±40%之间，负载压降对输入电流曲线的平均斜率。压力增益指标为输入1%的额定电流时，负载压降应超过30%的额定压力。

图1.13 压力特性曲线

1.4. 内泄漏特性

内泄漏流量是负载流量为零时，从回油口读出的总流量。内泄漏流量随着输入电流而变化。当阀处于零位时，内泄漏流量(零位内泄漏流量)最大，如图1.14所示。

图1.14 内泄漏特性曲线

对两级伺服阀而言，内泄漏流量由前置级的泄漏流量qp0和功率级泄漏流量q1组成。零位泄漏流量对新阀可作为滑阀制造质量的标准，对旧阀可反馈滑阀的磨损情况。

1.5. 零飘

工作条件或环境变化所导致的零偏变化，以其对额定电流的百分比。通常规定有供油压力零漂、回油压力零漂、温度零漂、零值电流零漂等。

(1)供油压力零漂

供油压力在70%~100%额定供油压力的范围内变化时，零漂小于2%。

(2)回油压力零漂

回油压力在0-20%额定供油压力的范围内变化时，零漂应小于2%。

(3)温度零漂

工作油温每变化40℃时，零漂小于2%。

(4)零值电流零漂

零值电流在0-100%额定电流范围内变化时，零漂小于2%。

2. 动态特性

电液伺服阀的动态特性可用频率响应或瞬态响应表示，一般用频率响应表示，如图1.15所示。

电液伺服阀的频率响应时输入电流在某一频率范围内作等幅变频正弦变化时，空载流量与输入电流的复数比。

图1.15 频率响应特性

伺服阀的频宽一般以幅值比为-3dB(即输出流量为基准频率时的输出流量的70.7%)时所对应的频率作为幅频宽，以相位滞后90deg时所对应的频率作为相频宽。

频宽是伺服阀响应速度的度量。伺服阀的频宽应根据系统的实际需要加以确定，频宽过低会限制系统的响应速度，过高会使高频干扰传动负载上去。

比例阀的性能指标的分析

静态性能指标 

(1) 滞环 电液比例阀的输入电流在正负额定值之间作一次往复循环时，同一输出值(压力或流量)对应的输入电流存在差值△I。通常规定差值中的最大值 与额定电流的百分比为电液比例阀的滞环误差。滞环误差越小，电液比例阀静态性能越好，一般允许最大滞环误差为7％。 

(2) 线性范围及线性度 为了保证电液比例阀输出的流量或压力与输入的电流成正比变化，一般将压力――电流、流量――电流的工作范围取在特性曲线的近似直线部分，这个工作范围称为电液比例阀的线性范围。线性度是指线性范围内特性曲线与直线的最大位移 相对于额定输入电流的百分比。选择电液比例阀时，应选线性范围宽及线性度小的阀。 

(3) 分辨率 电液比例阀输出的流量或压力发生微小变化(△Q或 p)时，所需要的输入电流的最小变化量与额定输入电流的百分比称为分辨率。分辨率小，静态性能好，但分辨率不能过小，否则会使阀的工作不稳定。

(4) 重复精度 在某一压力或流量下重复输入电流，多次输入电流的最大差值 与额定输入电流的百分比称为重复精度。重复精度越小阀的性能越好。

动态性能指标 

1阶跃响应 当给定的输入电流为阶跃信号时，输出的压力或流量达到稳定状态所需的时间称为阶跃时间，它的大小反映了比例阀动作的灵敏度。阶跃时间一般应小于0.45s。所谓稳定状态系指输出信号大于调定值的98％的工况。 

2频率响应 当加入频率为ω的正弦扰动时，在稳定状态下输出和输入的复数比值关系称为频率响应。电液比例阀的频率响应定义在增益为-3db、滞后相位角为-45°处，该处的频率越高，阀的性能越好。国产阀一般为4Hz

1. △P为孔口或缝隙的前后压力差，如下电液比例阀参数

今天的文章 比例阀精度问题分享到此就结束了，感谢您的阅读。