Innercept™ 数字比例控制具有即插即用的简单性和伺服阀的精度

自动转向等关键应用的控制为我们带来了挑战，如滞环、阈值、线圈温度以及移动液压系统中的其他棘手变量的控制。虽然我们已经实现了可靠控制，但这样的控制需要投入成本高昂的开发和大量的调试工作，来适应系统以及阀与阀之间的偏差。

海德福斯 SP10-P57FL 快速响应比例换向阀，配备 LVDT 位置传感器、ESDR 闭环控制和集成负载信号端口

（图片来源：海德福斯）

伺服控制是一项广泛应用于工业液压领域的出色技术，但高昂的成本是其用于移动应用领域的阻碍。插装阀和阀组由于其设计灵活性和紧凑性，非常适合各类移动应用，能够与片式和整体式多路阀相媲美。

目前，海德福斯已将伺服阀的精度和可重复性与插装阀的灵活性和紧凑性巧妙结合，而成本却仅占工业型伺服阀的一小部分。我们正在推出数字比例控制（美国和国际专利申请中）。我们推出了带位置反馈的 SP10-P57FL 快速响应比例换向阀，其阀芯位置反馈由集成式 LVDT（线性可变差动变压器）提供。数字比例控制阀与 海德福斯ESDR-0201A（伺服阀控制器）组合配对，形成即插即用闭环定向流量控制。您可使用简单的 CAN 消息为关键应用提供数字流量控制。您需要精确地将阀门开度设为 50% 吗？数字比例控制就能为您提供。

 

LVDT 和 ESDR
新型数字比例控制将全新 LVDT（线性可变差动变压器）位置传感器与线圈安装闭环控制集成在一起。集成后的 LVDT 可将阀芯位置精确到 0.11mm (0.005 in)。板载电子设备将其处理为0至5 V的信号，在ESDR中形成了全功能 PID 反馈控制。

ESDR-0201A 是海德福斯ExDR系列阀驱动器的新品。ESDR-0201A具有两路PWM输出和一路模拟电压输入，主要功能是闭环 PID 控制器。可使用 HF-Impulse 配置和编程软件设置参数，该软件可通过www.hydraforce.com/electronics 免费下载。这款简单但功能强大的控件通过高级参数提供了更好的稳定性，比如：

    向前馈送    
    终结保护
    输出极限
    微分周期
    积分保持    
    最短工作周期

这些附加功能在调整 PID 回路时可实现快速响应和更强的控制。

 

实现最优性能
海德福斯已精确调试了该闭环，从而优化性能。这种调试适合大多数应用，然而，得益于 ESDR-0201A 内置的灵活性，您可完全控制所有可用参数。

再无滞环困扰
由于 PID 回路控制阀芯位置，而非其他闭环控制那样控制线圈电流，因此，它几乎可消除通常会限制液压控制精度和重现性的滞环现象。此外，由于开箱即用的优化调整，该控制表现出卓越的阶跃响应，因而适用于自动驾驶车辆转向控制等关键应用领域。

当输入信号从最小值到最大值并回归到最小值时，可在图中看到滞环现象，即迹线之间的空隙。相较于开环控制（虚线），闭环控制（实线）表现出非常低的滞环（图片来源：海德福斯）

 

快速响应
数字比例控制目前建立在现有的 SP10-57FL平台上。该阀采用最小重合阀芯，并且已经针对响应曲线进行了优化。此外，海德福斯工程师设计并优化了 PID 控制，从而可达到一流的响应水平。因此，阶跃响应从 45% 提高到 75%（S1线圈）。

 

该图展示了闭环控制和开环控制响应 (S1) 的改善

 

超级可重复
常识告诉我们：凡是能够衡量的事物，就能够实现管理。通过位置反馈，控制系统始终能够识别阀芯位置，因此易于管理。这样一来，阀与阀以及所有操作条件下均具有稳定的重现性。传统的方向流量控制阀在初始电流上有一个公差带，为了精确操作，必须起始电流进行调整和控制。数字比例控制，由于其控制到给定位置，因而无需执行初始电流值调整，并且将自然地控制初始电流值的变化。此外，它还将补偿导致线圈电阻增加和最大流量减少的温度变化。

 

该图显示了 3 个不同阀的曲线。该控制展现了出色的补偿阀与阀之间变化的能力，无需单独调节每一个阀克服液动力

 

尽管海德福斯流量控制阀设计采用了最新的CFD分析工具和做法，但流体动力学在某些条件下仍然会影响性能。当这些力抵消驱动力时，阀芯就会开始自行移位，从而限制流量。数字比例控制的一个主要优点是，如果反馈提示存在移位，它可以增加线圈电流以维持在设定点。

该图显随着压力的增加，液动力趋向于关闭阀芯，如左图所示。右图显示了控制技术抵消液动力的能力

 

出色的线性度
得益于 PID 控制回路中的位置反馈，数字比例控制能够生成完美的线性流量曲线：这一点是开环控制无法实现的。这才是真正意义的即插即用操作，这意味着车辆控制器只需管理请求的阀芯开度，而无需提供缩放曲线、执行电流校正或管理滞环。

OL 迹线保持在命令行附近，但在整个操作范围内变化幅度达到 5% 到 6%。CL 迹线完全遵循命令，表现出优秀的线性

应用
配备闭环位置反馈控制的插装阀具有诸多潜在应用。经性能改良之后，这些阀在精密应用领域颇具竞争力，而这些应用曾需要用到其他笨重且成本更高昂的技术，比如 D03 和叠加阀。如此一来便可用于以下应用，比如：

    农用拖拉机和土方/整地机械上的自动驾驶应用
    半自动和全自动市政车辆，如清扫车、撒盐车和垃圾车
    专用收割设备
    农用化学品的精准施用
    精密铺路和路面铣刨机
    铁路维护设备

数字比例控制是精度和响应至关重要的应用领域的理想之选。通过快速响应、可重复的方向流量控制，可实现更加稳定的自动化功能，比如，自动转向或在狭窄的存储舱内精确放置货物。更多的线控应用可以让更多缺乏经验的操作人员使用租赁机器。每天都会涌现新的可能性。