流量增益:表示负载压降一定时,阀单位输入位移所引起的负载流量变化的大小。是流量特性曲线在某点处的斜率。流量增益直接影响系统的开环增益,因而对系统的稳定性、响应特性、稳态误差有直接影响。
压力增益:负载流量为0时,阀单位输入位移所引起的负载压力变化的大小。压力增益表示阀控系统启动大惯量或者大摩擦力负载的能力。或者说,阀的压力增益越大,阀控系统的分辨率会相对越好。当然,阀控系统的分辨率主要还是负载的特性决定。比如阀控缸系统,油缸的圆柱度、粗糙度会很大程度影响阀控缸的分辨率和滞环特性。
流量-压力系数:是流量增益和压力增益的比值,前面加﹣号。流量压力系数表示阀开度一定时,负载压降变化所引起的负载流量变化大小。流量压力系数越小,阀抵抗负载变化的能力越大,即阀的刚度越大。从公式上看,流量压力系数也影响阀控系统的阻尼系数,当系统振动加剧时,负载压力的增大使阀输给系统的流量减小,这有助于抑制系统的振动。
伺服阀大部分工作于闭环系统,对于位移、力、压力控制,伺服阀工作于零位附近。此时流量增益最大(流量无饱和)、压力增益最大,系统开环增益也最大;由于压力增益大,此时的流量-压力系数最小,阀控系统的相对阻尼比也最小,系统不易稳定。零位(原点)是系统极为重要的一点。
分辨率:主要是由于库伦力和滑阀副摩擦力导致。与滑阀的加工质量有很大关系,比如阀芯阀套圆柱度,配合间隙等;也与先导级的压力增益和油温有关。先导级的压力增益越大,启动负载的能力越强;油温越高,黏度越小,库仑力和阻尼系数越小。
滞环:严格来说,分辨率是滞环的一部分。影响分辨率的因素也会影响滞环。由于分辨率主要受滑阀副的影响,并且对控制精度影响相对较大,故对分辨率单独要求。除了影响分辨率的那些因素外,导致滞环的原因还包括机械游隙:比如阀套松动,装配螺钉松动;磁性材料的磁滞:比如磁畴的转动和摩擦等;阀芯运动的阻尼:受油温、压力-流量系数以及遮盖的影响。分辨率是滞环的一部分,因此分辨率总是小于滞环。对于流量伺服阀,其本质是一个位置控制系统,因此控制精度与阀的环路增益有关,提高环路增益,分辨率和滞环都会得到改善。由于EFB阀增益可以做得比MFB高很多,因此EFB阀的分辨率和滞环都比MFB的阀小。
频响:一般定义为输出衰减至-3DB,或者相位滞后90°时的动态。伺服阀的频响直接决定系统的频响,当伺服阀的输出衰减至-3DB时,要求此时的流量仍然能满足系统动态要求。建立系统传递函数时:伺服阀的频宽与系统液压固有频率相近时,可看成二阶震荡环节;当为系统固有频率3~5倍时,可以看成一阶惯性环节;当为系统固有频率的5~10倍时,可看成比例环节。伺服阀的频宽也并非越大越好,当伺服阀的频宽太大时,负载来不及响应,会导致控制不稳定。
内泄:零位泄漏流量对新阀可作为滑阀制造质量的指标,对旧阀可反映滑阀的磨损情况。在零位时,滑阀四条节流边P→A/ P→B/ A→T/ B→T相对遮盖量最小,因此泄漏最大。尖峰越高,滑阀泄漏越大。尖峰越陡,节流边锐边越好。随着滑阀的磨损,零位的尖峰会逐渐变得圆滑,峰值也会逐渐增大。在零遮盖伺服阀内泄曲线中,如果是正遮盖,则尖峰会显著减小;如果是负遮盖,则会出现两个尖峰。伺服阀的内泄,主要是由于节流边的磨损导致,径向间隙变大是次要原因。
遮盖量:遮盖量是指阀芯台阶相对于阀套窗口的遮盖量,是伺服阀非常重要的指标。正遮盖加工成本低,但有死区,在死区范围内阀芯不受控,会导致阀芯在死区范围内不断调整,进而导致阀控系统在零位附近无规则抖动;零遮盖,控制精度高,但加工成本也高。实际应用中,遮盖量为±3%即算为零遮盖,高要求的零遮盖为±1.5%;负遮盖,此时流量增益较大,阀在零位有较大输出流量,负遮盖在实际应用中不多见。