静态特性分析：数字阀的线性度、滞环、死区、饱和问题

数字阀的静态特性可用输入的脉冲数或脉宽占空比与输出流量或压力之间的关系式或曲线来表示。

1.增量式数字阀的静态特性

增量式数字阀的控制特性曲线如图6-19所示，其中，图6-19c为方向流量阀的特性曲线，该阀实际上由两只数字阀组成，对这种阀的静态特性要求主要有：重复精度高、非线性误差小、定位精度高和分辨率高。增量式数字阀的分辨率是指阀的被控量从最低至最高所对应的脉冲数，此数大，则分辨率高。由图6-19可得出阀的线性度、滞环、死区、饱和等静态性能指标。一般压力阀约有4%的起始压力，分辨率为1%。流量阀约有15%的死区，这样虽然最大流量时的脉冲数为100，但删去死区后，分辨率约为1.2%，而且在40步以内线性度较差。方向流量阀的死区约为±15%，全流量时为±63步，分辨率较低，仅为1.9%左右。

图6-19 增量式数字阀的静态特性曲线

a）压力阀特性 b）流量阀特性 c）方向流量阀特性

2.高速开关阀的静态特性(www.xing528.com)

脉宽调制式数字阀的静态特性曲线，如图6-20所示。由图6-20可见，阀的静态性能与采样周期T有关，当T较小时，由于可控脉宽较小，所以输出控制流量也较小，反之亦然。阀有约20%的死区和10%～20%的饱和区。阀的平均流量q，随着占空比的增加而增加，并且基本满足线性关系，在占空比不变时，阀的q随供油压力增加而增加，调制频率较低时，曲线粗糙度大即流量脉动大，随着调制频率的增加，流量脉动会减小。该阀有较好的线性度，加之高速开关阀对线性度、零漂等无严格要求，可省去外加的颤振信号。

3.改善静态特性的途径

增量式数字阀，可通过选用步距角较小的步进电动机或采取分频等措施提高阀的分辨率，从而提高阀的控制精度。

图6-20 高速开关数字阀的静态特性曲线

脉宽调制式数字阀，当控制信号太小时不足以驱动阀芯，太大时又使阀始终处于吸合状态，因而有起始脉宽和终止脉宽限制。起始脉宽对应死区，终止脉宽对应饱和区，两者决定了数字阀实际的工作区域。因此，可以用控制软件在控制程序中或放大器的硬件结构中把死区和饱和区消除，使控制系统不出现死区和饱和现象。当采样周期较小时，最大可控流量也小，相当于分辨率提高。