伺服閥的動態特性

電液伺服閥的動態特性可用頻率響應(頻域特性)或瞬態響應(時域特性)表示。

1  頻率響應

頻率響應是指輸入電流在某一頻率范圍內作等幅變頻正弦變化時，空載流量與輸入電流的百分比。頻率響應特性用幅值比(分貝)與頻率及相位滯后(度)與頻率的關系曲線[波德(Bode)圖]表示(見圖1)。輸入信號或供油壓力不同，動態特性曲線也不同，所以，動態響應總是對應一定的工作條件，伺服閥產品型錄通常給出±10％、±100％兩組輸入信號試驗曲線，而供油壓力通常規定為7MPa。

    幅值比是某一特定頻率下的輸出流量幅值與輸入電流之比，除以一指定頻率(輸入電流基準頻率，通常為5周／s或10周／s)下的輸出流量與同樣輸入電流幅值之比。相位滯后是指某一指定頻率下所測得的輸入電流和與其相對應的輸出流量變化之間的相位差。

伺服閥的幅值比為-3dB(即輸出流量為基準頻率時輸出流量的70.7％)時的頻率定義為幅頻寬，用ω-3或f-3表示；以相位滯后達到-900時的頻率定義為相頻寬，用ω-900或f-900表示。由閥的頻率特性可以直接查得幅頻寬ω-3和相頻寬ω-900，應取其中較小者作為閥的頻寬值。頻寬是伺服閥動態響應速度的度量，頻寬過低會影響系統的響應速度，過高會使高頻傳到負載上去。伺服閥的幅值比一般不允許大于+2dB。通常力矩馬達噴嘴擋板式兩級電液伺服閥的頻寬在100～130Hz之間，動圈滑閥式兩級電液伺服閥的頻寬在50～100Hz之間，電反饋高頻電液伺服閥的頻寬可達250Hz，甚至更高。

圖1  伺服閥的頻率響應特性曲線

圖2  伺服閥的瞬態響應特性曲線

2  瞬態響應

    瞬態響應是指電液伺服閥施加一個典型輸入信號(通常為階躍信號)時，閥的輸出流量對階躍輸入電流的跟蹤過程中表現出的振蕩衰減特性(圖2)。反映電液伺服閥瞬態響應快速性的時域性能主要指標有超調量、峰值時間、響應時間和過渡過程時間。超調量Mp是指響應曲線的最大峰值E(tpl)與穩態值E(∞)的差；峰值時間tpl是指響應曲線從零上升到第一個峰值點所需要的時間。響應時間tr是指從指令值(或設定值)的5％到95％的運動時間；過渡過程時間是指輸出振蕩減小到規定值(通常為指令值的5％)所用的時間(ts)。