电液伺服阀的频率响应特性曲线，你读懂了吗

电液伺服阀的动态特性一般用频率响应或瞬态响应表示，因为瞬态响应比较简单，此处不讨论。

伺服阀动态测试时，当改变输入信号的频率，输出信号也将出现幅值和相位的变化。频率响应特性就是频率响应的幅值和相位与谐波输入频率ω的关系特性，包括幅频特性和相频特性。

两个概念：幅值比和相位差

幅值比 

在某一指定的频率值下输出流量与输入电流的振幅比A1，除以基准低频时输出流量与输入电流的振幅比Ao₀，即为该指定频率时的幅值比A1/Ao。常以1~10Hz作为基准低频。幅值比A1/Ao是无因次量，通常取20lg(A1_l/Ao)的值来衡量幅值比，201g(A1/Ao)的单位为dB。

频宽  

频宽即A1/Ao=0.707，或20lg(A1/Ao₀)=－3dB时的频率值。

一般规定A1由Ao下降3dB时的频率(即输出流量为基准频率时输出流量的70.7%) 为系统的截止频率。它表示超出此频率后,  输出就急剧衰减,   跟不上输入。在此截止频率处，近似幅频伯德图与精确值最大误差约-3dB。

相位差  

输入电流及输出流量作正弦变化时，输出与输入的相位差。即输出与输入之间不会完全同步，存在滞后现象。

相频宽 

输出流量与输入电流的相位差为滞后90°时的频率值。

关于伯德图的绘制

幅频特性和相频特性的横坐标w均用以10为底的对数值分度，但需要注意习惯标识。

如何查看伺服阀样本上的频率响应曲线

在选择伺服阀时，我们必须根据质量系统的频率响应要求，选择合适频宽的伺服阀。频宽值越大，阀响应越快。但是，并不意味着我们在选用伺服阀的时候，一味的选择高频响的伺服阀，因为这意味此类阀会有更高的制造精度和成本，而对系统来说并不经济。频宽过低会影响系统的响应速度，过高会使高频传到负载上去。

伺服阀的频率响应随油温、供油压力、回油压力及输入电流幅值的变化而变化。

原则上来说，伺服阀的频宽是油缸负载质量系统固有频率的3~5倍即可满足要求（油缸负载质量系统通常是系统要求频宽的5~10倍）。

最常规的测试方法，即在空载条件下，取输入正弦电流信号变频而不变振幅，并取输入电流振幅峰间值为二分之一额定电流，即士25%额定电流，测出输出流量和输入控制电流之间的幅频特性及相频特性。为了更好利用伺服阀，伺服阀厂商通常会示出不同给定信号下（相对于不同百分比的额定输入）该阀所能达到的最大频率。给定信号百分比越小，阀响应越快，也即阀芯动作的行程越短。

在查看频率响应曲线的时候，我们会有一个幅频特性和一个相频特性，因此需要同时查看两个特性下对应的频率值，但是通常情况下，幅频特性对应的阀的频宽值要低一些，查看此即可。

如下图D661-xxxx所示，若查看25%给定信号对应的特性曲线，幅频特性-3db时频率大约60Hz，但是看相频特性在-90°时，其对应频率约70Hz。取小值，因此该阀频宽即为60Hz。

 D661-xxxx频率响应曲线

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原文始发于微信公众号（液压传动与控制）：电液伺服阀的频率响应特性曲线，你读懂了吗