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1、2011年4月機(jī)床與液壓Apr．2011第39卷第8期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．39No．8DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．08．016壓電雙晶片驅(qū)動(dòng)式氣動(dòng)伺服閥性能的研究袁銳波，羅碌，張宗成，何敏，劉森，張鵬，巴少男(昆明理工大學(xué)流體控制工程研究所，云南昆明650093)摘要：提出一種壓電陶瓷片直接驅(qū)動(dòng)的氣動(dòng)伺服閥，分析該伺服閥的工作原理，并采用解析法建立其動(dòng)力學(xué)模型。分別用Maflab和AMESim軟件對(duì)其進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)果表明：該伺服閥的頻寬為1348Hz，高于傳統(tǒng)電磁式伺
2、服閥的；響應(yīng)時(shí)間為2．3ms，比普通電磁閥快10—15倍；其還具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)特性好等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：壓電驅(qū)動(dòng)；氣動(dòng)伺服閥；動(dòng)態(tài)特性；仿真中圖分類號(hào)：TH138文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001—3881(2011)8—066—3StudyonPerformanceofPneumaticServoValveDrivenbyDoublePiezoelectricWaferYUANRuibo，LUOJing，ZHANGZongcheng，HEMin，LIUSen，ZHANGPeng，BAShaonan(KunmingUniversi
3、tyofScienceandTechnology，KunmingYunnan650093，China)Abstract：Akindofpneumaticservovalvedrivenbypiezoelectricceramicwaspropose．Thedynamicmodelofthevalvewasbuiltusinganalyticalapproachandtheworkingprincipleoftheservovalvewasanalyzed．ThesimulationanalysiswascarriedoutbyMatlaband
4、AMESimsoftwarerespectively．SimulationresultsshowthatthevalvehashigherbandwidthandshorterresponsetimethantraditionalelectromagneticseYvovalve．Thestepresponsetimeis2．3msandthebandwidthis1348Hz．Theservovalvehasthead—vantagesofasimplemechanicalstructure，stronganti—interferencean
5、dbetterdynamiccharacteristicsandSOon．Keywords：PZTactuator；Pneumaticservovalve；Dynamicbehavior；Simulation氣動(dòng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化和半自動(dòng)化的方時(shí)，滑閥的左右兩端就會(huì)形成壓力差，推動(dòng)閥芯1運(yùn)式之一。由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)使用安全、可靠，可以在動(dòng)，并由位移傳感器2檢測(cè)其位移而產(chǎn)生反饋電高溫、振動(dòng)、腐蝕、易燃、易爆、強(qiáng)磁、輻射等惡劣信號(hào)。當(dāng)閥芯1具有一定位移時(shí)，輸入信號(hào)與反饋信環(huán)境下工作，所以氣壓傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用Et益廣泛。傳號(hào)相等，壓電材料兩端的電壓
6、信號(hào)為零，消除了變統(tǒng)的氣動(dòng)控制閥大量使用電磁鐵作為電一機(jī)械轉(zhuǎn)換驅(qū)形，壓電雙晶片又回到了兩個(gè)噴嘴的中間位置，而閥動(dòng)器，將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械位移，推動(dòng)閥芯，實(shí)現(xiàn)1則移動(dòng)了相應(yīng)的位移，使閥輸出流量。通過輸入通路的控制，但其存在體積大、功耗大、響應(yīng)速度慢正負(fù)電壓就能實(shí)現(xiàn)滑閥的雙向運(yùn)動(dòng)控制。和易受電磁干擾等缺點(diǎn)。近年來，壓電驅(qū)動(dòng)器作為一種新型的轉(zhuǎn)換器，在生產(chǎn)上得到應(yīng)用，其是利用壓電晶體的振動(dòng)轉(zhuǎn)換形成被驅(qū)動(dòng)體所需的運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力的一種裝置，是一項(xiàng)不同于傳統(tǒng)氣動(dòng)閥的技術(shù)”。壓電晶體產(chǎn)生的位移與輸入信號(hào)有良好的線性關(guān)系，控制方便，產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力大，功耗低，響應(yīng)快。將
7、壓電材料的逆壓電器件取代力矩馬達(dá)作為電氣伺服元件的前置級(jí)放大器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出信號(hào)的快速、可靠、高精度的控制。1壓電雙晶片氣動(dòng)伺服閥的工作原理AB壓電雙晶片氣動(dòng)伺服閥是由PZT材料的雙晶片圖1壓電雙晶片氣動(dòng)伺服閥的閥芯運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)原理圖作為伺服閥前置級(jí)放大器的擋板。如圖1所示。當(dāng)伺2壓電雙晶片氣動(dòng)伺服閥數(shù)學(xué)模型的建立服閥輸入電信號(hào)時(shí)，因閥芯1來不及運(yùn)動(dòng)，故加法器由圖1可知，基本方程為：輸出的偏差信號(hào)不為零，其將給壓電材料一個(gè)電壓信(1)雙晶片型壓電陶瓷的電壓與位移方程號(hào)，使壓電材料變形從而向左或向右偏離中位，此收稿日期：2010—05—24作者簡(jiǎn)介
8、：袁銳波(1968一)，男，副教授，主要從事電氣液比例伺服技術(shù)的研究和教學(xué)工作。電話：0871—5103546，E—mail：zongcheng886
