我对数字液压元件一词释义解读 | 林广

什么是数字液压元件?——具有离散输入、离散输出的电液转换元件;或采用数字信号输入或数字化输出的液压元件。

 

下面我对数字液压元件释义进行解读。

01
离散控制的液压含义

离散输入、离散输出是离散控制系统一个组成部分,它是自动化控制系统一种典型控制方式,利用离散信号对液压系统进行输入、输出及控制调节。信号和变量的取值是有限的、间断的或离散的,而不是连续变化的。

 

一般来说,液压系统的输入与输出之间的变量是非线性关系,常规液压系统采用连续控制是线性方程式表达的一种方式。而数字液压是一种离散控制,采用离散信号形式表达系统的非线性关系,系统的状态变量为离散信号,即离散时间系统,将离散时间输入信号变换为离散时间输出信号的元件或系统,是液压非线性关系的另一种控制形式。

 

因此,对于数字液压来说,输入信号是一串脉冲或数码的控制,而采样和量化这两个信号处理过程,达到离散输出效果是数字液压本质。

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02
连续流体控制和离散流体控制

在液压系统中,液压回路通常是由液压阀组成的,其功能具有连续控制阀(如比例阀或伺服阀等)和开关控制阀(如电磁换向阀等)两大分类。或者说,常规的液压回路控制方法具有连续控制和开关控制两大特征,即采用模拟量信号和开关量信号进行控制。
 
在对液压流体控制的概念上,液压具有连续流体控制和离散流体控制两大分类。即控制流体的输出具有连续流体和离散流体两种形式。这两种形式截然不同。其中,离散流体控制是以开关控制为基础,通过数字化的电控脉冲技术达到阀输出具有离散值流体目的。它主要是采用脉冲信号以开关控制阀(如二位二通电磁阀等)为电液转换元件。所需阀功能及电控装置与连续控制阀完全不同。

03
连续流体控制

一般来说,连续流体控制具有模拟量的输出特性,如果采用计算机微处理器技术,可将运算处理的数字信号,经D/A 转换为电或机械信号,产生模拟量变化以调节流体输出。如利用线性放大器驱动的比例阀或伺服阀产生连续输出。或者采用步进电机通过一组脉冲信号,操纵阀并使反馈螺杆一起运动,达到连续地调节阀或缸位置。

 

这种连续流体控制,如在输入端接入脉冲及数字信号,或采用步进电机、伺服电机等驱动形式,可把这类电液转换元件称为广义数字液压元件,或者数字化电调制液压控制阀、数控元件等。元件功能输出都是连续流体控制形式,其构成的液压传动方法与常规电液控制系统的应用基本相同。

对于数字化的电调制液压控制阀与常规电调制液压控制阀之间主要区别是前者放大器采用微处理器和软件编程技术,主要电控特征是芯片结构,而阀的模拟输出功能保持不变。

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04
离散流体控制
在离散流体控制中,表示输入、输出和状态变量的取值是有限的、间断的、离散的而不是连续的特征。输入的开关信号对应阀的通断动作,输出流体为间断形式,可通过电控装置控制基本元件开关信号调制平均流量输出。我们把这类由基本元件与电控装置组成的电液转换元件称为狭义数字液压元件,或数字阀、数字电液元件等。其液压回路由简单的开关阀组所组成。其构成的液压传动技术称之为数字液压。
 
高速电磁开关阀是数字阀的基本元件。典型的数字阀是在2 – 25ms 内换向的高速电磁开关阀。主要有二位二通电磁阀和二位三通电磁阀两种类型。它借助于电脉冲信号产生离散流体输出以控制执行元件。对于一个数字液压回路来说,离散流体控制需要一组阀和电控装置(主要是电流放大器)以驱动执行元件动作。
 
实现离散流体控制所采用的脉冲调制方法是输入的开关信号通过脉宽调制(PWM)使输出流体形成脉冲流体,再利用脉冲宽度的变化以连续地控制流量和压力,从而控制执行元件的位置、速度及力。由于数字阀本身只有开、关的切换功能,可通过控制其切换时间来控制平均流量的输出。
 
离散流体控制的输入调制信号,现在主要利用微处理器或过去用更简单的模拟运算元件组成振荡电路来实现。

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05
数字液压元件名词
如果给数字液压元件一个名词释义。应简捷扼要、清楚地表达数字液压的内在含义。不宜做过多解释,重要的是明确狭义数字阀与广义数字阀的本质区别。因此,数字液压元件digital hydraulic components :具有离散输入、离散输出的电液转换元件;或采用数字信号输入或数字化输出的液压元件。
 
总之,在数字液压元件名词释义中,只采用两句话但却表达了数字液压两个方面的含义,两句话为平行语句。毫无疑问,具有离散输入、离散输出的电液转换元件。这是真正的“数字液压元件”或“数字阀”等名词的基本释义。
 
但是,考虑到产品市场上销售的各种类型的数字化液压元件及应用,它们多为采用芯片结构具有离散输入特征或软件编程且声称是数字液压元件,等等。为考虑这类广义数字液压概念的普及,其名词释义中又增加了一句话,即:采用数字信号输入或数字化输出的液压元件。增加广义数字液压元件的名词释义表达可以灵活一些应用,应用范围更广泛,满足实际产品市场应用需要。需要说明的是广义与狭义数字阀是有区别的,本质特征不同。当然它们也有共同特征,如采用芯片结构外在特征。但是不管怎样,搞清楚广义与狭义数字阀之间的区别是非常重要的。只是现阶段不宜做过多名词解释,以免不必要的争论为好。
 

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  • 9555的头像
    9555 2024年4月20日 23:26

    如果数字液压缸是数字液压,请参看中国国家标准《GB/T24946-2010》对数字液压缸的准确定义。

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