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“ 一款液壓閥性能好壞有很多的評價標準,今天和大家聊一聊最常見的評價方法之一——動態(tài)響應特性。對于常規(guī)的換向閥,往往只用關(guān)注階躍響應;而對于比例閥甚至伺服閥,則還需關(guān)注頻率響應特性。" 在液壓系統(tǒng)中,閥件屬于控制元件,除了決定液壓油的流向與流量之外,還影響著系統(tǒng)的響應速度。試想:一個動作需要在50ms快速啟動,還需要再50ms快速準確停止,這就對液壓閥件的響應提出了要求。我們先從基礎(chǔ)的階躍響應說起。 階躍響應,在時間域中表達系統(tǒng)輸出隨階躍輸入信號的變化關(guān)系。 上圖中,代表典型的階躍響應曲線,一階環(huán)節(jié)為系統(tǒng)中有一個阻尼元件存在,當有一個輸入信號時,系統(tǒng)輸出不會馬上達到一定值,而是緩慢上升的過程。二階環(huán)節(jié)為系統(tǒng)中含有兩個獨立的儲能元件,且所存儲的能量能夠相互轉(zhuǎn)化,從而導致輸出帶有震蕩的性質(zhì)。 在二階環(huán)節(jié)中,當給定輸入信號,系統(tǒng)輸出會有震蕩過程,第一個波峰與目標值1的差距叫做超調(diào)量,最終系統(tǒng)輸出穩(wěn)定在目標值95%的時間點ts叫做調(diào)節(jié)時間或響應時間。ts即是階躍響應中的最重要參數(shù)。 往往我們在樣本中看到的階躍響應時間就是指ts,它反映了液壓閥的響應速度。 頻率響應,針對動態(tài)信號,即隨時間不斷變化的信號。對于這樣的信號,不可能再用時間域的階躍響應時間來表達它的動態(tài)特性了,因此引入了頻率域的方法,及所謂的頻率響應來表達。 傅里葉同學告訴我們,任何一個隨時間變化的連續(xù)函數(shù)都可以分解為多個不同頻率、不同振幅的正弦函數(shù)的疊加。就如下圖最左邊的波形可以由右邊的多個波形疊加而得。 基于此,我們就可以將任何輸入信號看成正弦波,而對于一個線性系統(tǒng),如果輸入一個正弦信號,那么他的輸出也一定是相同頻率的正弦值,但其幅值有所改變,相位有所滯后。 通常將對應-3dB的頻率值作為幅頻響應;-3dB對應的幅值比為0.707,即幅值衰減為70%; 相位移-90度對應的頻率值作為相頻響應。 因此在上圖中,閥開度0.5%時的幅頻特性(對應-3dB)為150Hz,相頻特性(對應-90度)為90Hz。而閥開度50%時的幅頻特性和相頻特性都為60Hz。 幅頻特性體現(xiàn)系統(tǒng)對輸入信號跟隨的強度,而相頻特性則體現(xiàn)系統(tǒng)對輸入信號跟隨的適時性。舉個栗子:跟隨系統(tǒng)對相頻響應特性的要求就更高,因為系統(tǒng)需要適時跟蹤捕獲的目標(如空中的敵機),只要擊中就能造成巨大的打擊。
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