关于“震颤”的学习笔记
想象一个生锈的门铰链，如果你非常缓慢、轻柔地去推门，它可能卡住不动。但如果你快速、小幅地来回推拉，它就能顺利转动起来。“震颤”技术运用的就是类似的原理，只不过它是在电控液压系统中，以极其精确和受控的方式实现的。
下面我将分步为您详细解释：
1. 核心问题：液压阀芯的“静摩擦力”
- 什么是阀芯？ 在液压比例阀或伺服阀内部，有一个可以精密移动的圆柱体（阀芯）。它的移动会打开或关闭不同的油路，从而精确控制流向液压油缸或马达的油液流量和方向。
- “静摩擦力”的困扰： 这个阀芯和它的阀套之间配合极其精密，间隙非常小，并且充满液压油。这就产生了显著的静摩擦力（也叫粘滞效应）。这意味着：
- 需要额外的力才能启动：当控制信号（电流）很小时，它产生的电磁力可能无法克服静摩擦力，阀芯根本不动。
- 导致“卡滞”和“跳跃”：当信号缓慢增加时，阀芯会突然“挣脱”摩擦力，从一个位置“跳跃”到另一个位置，而不是平稳移动。这就像试图在冰面上缓慢推一个很重的箱子，一开始推不动，然后突然一下滑出去老远。
2. “震颤”如何解决问题：叠加高频微振信号
现在，我们来看“震颤”这个解决方案。正如您引用的那句话所说：
“由控制器在输出电流上叠加一个高频、低幅值的交流信号”
我们来分解这个操作：
- 基础控制信号（直流信号）： 这是一个平稳的、缓慢变化的直流电流信号，它代表了你希望阀芯移动到的目标位置。比如，0.5A对应阀芯在中位，1.0A对应右移50%，0.1A对应左移10%。
- 震颤信号（交流信号）： 一个频率很高（例如100-400Hz）、幅度很小（可能是总控制电流的1%-5%）的正弦波或三角波信号。
- 最终输出信号： 控制器实际输出给比例阀线圈的电流，是上述两者的叠加。
可视化一下：
如果你的目标控制电流是 0.6A，震颤信号是 ±0.02A @ 200Hz，那么最终输出电流就是在 0.58A 到 0.62A 之间以每秒200次的速度高速波动。
3. “震颤”的工作原理：将静摩擦转化为动摩擦
这是最精妙的部分。为什么叠加一个高频振动就能解决问题？
- 打破“静摩擦”状态： 静摩擦力（物体静止时）远大于动摩擦力（物体运动时）。震颤信号让阀芯始终处于一个极其微小的、高频的振动状态，它永远不会真正“静止”下来。这样一来，它就始终处于“动摩擦”的领域内。
- “平均位置”控制： 由于震颤频率很高，阀芯和液压系统来不及对这个高频振动做出大幅度的响应。系统的响应追随的是这个抖动信号的平均值。在上面的例子里，系统表现得就像有一个稳定的 0.6A 电流在驱动它一样。
- 化“跳跃”为“平滑”： 当你的目标控制电流从0.6A缓慢增加到0.61A时，由于阀芯早已在振动，它不需要克服一个巨大的静摩擦门槛，而是可以非常平滑地从当前的振动中心移动到新的振动中心，消除了“卡滞”和“跳跃”现象。
4. 带来的核心好处
- 提高控制精度： 阀芯可以精确地定位在任何一个微小的指令位置，而不会被静摩擦力卡在某个位置附近。
- 提高响应速度： 因为启动没有延迟，阀芯对微小信号变化的响应更快。
- 减少滞环影响： “滞环”是指阀芯从不同方向到达同一位置时，实际位置有差异的现象，静摩擦力是其主要成因之一。震颤技术极大地减小了这种差异。
- 实现微动、平稳控制： 这是最关键的好处。在需要精细操作的场景中，例如挖掘机进行管道铺设、起重机进行精密吊装、或机床进行慢速铣削时，操作员需要设备能够对操纵杆的微小移动做出平滑、线性的响应。没有震颤技术，设备可能会一顿一顿地动作，根本无法完成精细作业。
总结
“震颤”是一种通过引入受控的高频机械振动，将执行机构（如液压阀芯）从静摩擦区转换到动摩擦区，从而消除非线性死区、实现精准、平滑、线性控制的主动控制策略。
它不是控制器的一个“故障”或“噪音”，而是一个经过精密计算的、用于克服物理世界固有缺陷的智能功能。对于高端液压控制系统而言，这是实现卓越性能不可或缺的关键技术。
震颤的配置方式与可配置参数
在现代基于软件的控制器中，震颤功能通常是通过参数配置实现的，而非早期的模拟电路。以下是典型的配置形式和数据参数：
1. 配置形式：
通常作为一个独立的软件功能块，输入是目标电流指令，输出是叠加了震颤信号后的最终电流指令。该功能块由一系列可标定的参数控制。
2. 可配置参数：
通常有三个核心参数，它们共同定义了一个震颤信号：
震颤频率：
定义： 震颤信号每秒钟变化的次数，单位通常是Hz。
典型范围： 几十Hz到几百Hz，常见范围在100Hz - 400Hz之间。
核心原则： 选择的震颤频率必须远高于系统的有效频率（通常>50Hz），但又必须远低于阀的机械谐振频率（通常<1/3谐振频率）。
频率太低：会与控制系统耦合，被操作员感知为令人不适的振动或噪音。
频率太高：会激励阀芯的机械共振，导致部件疲劳损坏、产生巨大噪音和控制完全失控。
震颤振幅：
定义： 震颤信号的强度大小。通常以峰值电流或占基础电流的百分比来表示。
典型范围： 可能是总驱动电流的1% - 5%，例如对于一个最大电流3A的阀，振幅可能在30mA - 150mA之间。
震颤波形：
定义： 震颤信号的变化形状。
常见类型： 三角波、正弦波。三角波因易于数字生成且效果类似而最常用。方波因其高频谐波分量可能引发噪音问题而较少使用。
一个专业的参数确定流程通常如下：
1. 查阅数据手册：
首先，从比例阀的供应商那里获取数据手册。优质的数据手册通常会给出推荐的震颤频率和振幅范围，这是最重要的起点。
2. 实验室测试与标定：
频率扫描测试： 在安全条件下，固定基础电流，施加一个微小振幅的震颤信号，并逐步扫描频率（例如从50Hz到500Hz）。同时用加速度传感器测量阀体的振动噪音。找到那个引起机械共振的频率点，然后坚决避开它。通常会在共振频率的1/3以下选择一个平稳的频率点。
振幅确定测试：
目标： 找到能刚好消除滞环和卡滞的最小振幅。
方法： 在选定频率下，从一个较小的振幅开始，给阀一个非常缓慢的、小范围的电流斜坡信号，同时测量阀的反馈（如位移传感器输出或下游压力）。观察滞环曲线。
逐步增大振幅，直到滞环现象基本消失，控制曲线变得平滑线性为止。过大的振幅会增加不必要的磨损和发热，并可能降低分辨率。
系统联调与优化：
将初步标定好的参数放在整机上进行测试。结合具体工况（如微动操作、高速运动），由经验丰富的测试工程师进行主观评价和客观数据记录，进行微调，以在性能、噪音、寿命之间取得最佳平衡。