超磁致伸缩材料提升阀的动态特性

1.增量式数字阀的动态特性

增量式数字阀的动态特性主要用响应时间和超调量来衡量。与输入信号的控制规律密切相关。图6-21所示为数字压力阀开环控制的阶跃特性曲线。其中，图6-21a是接触控制，信号本身有0.045s的滞后，然后等速上升，输出压力有一定的超调量。图6-21b是程序控制方式，使输入信号减速上升或下降达到额定值，可减少压力超调，缩短响应时间。

数字流量阀的动态特性除了输出量对输入信号的响应时间之外，有时还要考察输出流量随出口压力变化的瞬态过程。图6-22是增量式数字流量阀对阶跃信号的瞬态响应曲线。可见这种阀抗干扰能力和稳定性均比较好。

图6-21 增量式数字压力阀的阶跃特性曲线

a）接触控制 b）程序控制

2.高速开关数字阀的动态特性

这种阀的动态特性，主要是响应时间。因为它总是工作在开与关快速切换的动态，必须有足够高的响应速度，即阀的开闭过程足够短，才能实现控制要求。因此，切换时间就成为衡量动态性能的重要指标。由于阀芯的位移较难测量，可用控制电流波形的转折点得到阀芯的切换时间。

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图6-22 增量式数字流量对负载压力变化的响应曲线

图6-23是在脉宽调制频率f_p=200Hz，脉宽占空比η=50%，阀的工作压力为15MPa时的动态特性曲线。由图6-23可知：t_on=t₁+t₂，t_off=t₃+t₄。由于新型阀采用了超磁致伸缩材料作为开关阀的电-机转换装置，动态特性好，可使阀的快速响应达到毫秒级。

图6-23 高速开关阀的动态特性曲线

3.改善动态特性的途径

因为增量式数字阀对输入信号的响应时间，与使用的驱动器及励磁方式有较大关系，采样频率对数字阀动态特性也有较大影响。因此，为了提高数字阀的动态响应，可采用高、低压过激驱动和抑制电路来提高其开和关的速度，用程序优化控制可得到良好的动态性能。

高速开关阀可采用压电晶体（电致伸缩材料）或超磁致伸缩材料驱动的电气-机械转换器，为了使阀开启速度既无滞后，寿命又长，在电流放大回路中，选择性能优良的变阻器与阀并联（但要认真选择其电压），可获得很好的动态特性。但缺点是输出流量更小，而电控功率要求更大。