La velocità di risposta di centralina idraulica è influenzato da vari fattori e la prestazione complessiva è relativamente complessa, quindi non può essere generalizzata come "veloce" o "lenta". Nello specifico si può comprendere dai seguenti aspetti:
C'è un ritardo intrinseco (rispetto all'elettricità):
Le proprietà fisiche dell'olio: l'olio idraulico ha viscosità (resistenza al flusso) e una certa comprimibilità (soprattutto ad alta pressione). Dopo l'avvio della pompa, è necessario del tempo per stabilire la pressione, superare l'attrito nella tubazione, favorire il flusso dell'olio e riempire la camera dell'attuatore (cilindro/motore) prima di iniziare a spingere il carico. Questo processo presenta un notevole ritardo rispetto alla trasmissione dei segnali elettrici e all'avviamento dei motori.
Effetto sul volume del sistema: maggiore è il volume interno dell'intero sistema (tubi, blocchi valvole, camere del cilindro/motore), maggiore è la quantità di olio da riempire, più lungo è il tempo necessario per stabilire la pressione e generare l'azione e più lenta la risposta.
Il tipo di valvola è il fattore principale che influenza:
Valvola di commutazione (valvola direzionale): questo tipo di valvola ha solo due stati: "aperto" e "chiuso" (come una valvola direzionale elettromagnetica). L'azione è relativamente diretta e veloce. Una volta riposizionato il nucleo della valvola, il flusso dell'olio verrà attivato o disattivato e il carico verrà avviato o arrestato. Ma il controllo della velocità non è preciso e l’impatto di avvio/arresto è significativo.
Valvola proporzionale/servovalvola: questo tipo di valvola può regolare in modo accurato e continuo il flusso e la pressione. Sebbene la velocità di risposta possa essere estremamente elevata (specialmente per le servovalvole), la velocità di risposta dell'intero sistema di controllo a circuito chiuso dipende ancora dal feedback del sensore, dalla velocità di calcolo del controller e dall'inerzia del carico dell'attuatore. Quando si persegue un controllo dinamico ad alta precisione, la progettazione e il debug del sistema sono cruciali, con un grande potenziale di velocità di risposta ma che richiedono costi e complessità. Al contrario, le valvole proporzionali tipicamente rispondono più lentamente delle servovalvole ma più velocemente delle normali valvole on/off.
L'impatto del controllo della pompa e del controllo della valvola:
Sistema di controllo della valvola (più comune): la pompa emette olio a una velocità/portata costante di base e la velocità e la direzione del carico sono controllate regolando l'apertura della valvola. La velocità di commutazione o regolazione della valvola determina direttamente la velocità con cui inizia l'azione. Anche la distanza tra la valvola e l'attuatore (lunghezza della tubazione) influisce sul ritardo.
Sistema di controllo della pompa: modifica direttamente il flusso di uscita della pompa (ad esempio utilizzando un motore a frequenza variabile o una pompa a cilindrata variabile) per azionare il carico. La riduzione delle perdite di strozzamento e dei potenziali ritardi nel processo di controllo della valvola consente teoricamente una risposta più rapida ed efficiente. Ma la velocità di risposta variabile del meccanismo e la complessità del controllo a circuito chiuso della pompa stessa sono fattori limitanti.
Caratteristiche dei componenti di esecuzione:
Cilindro dell'olio rispetto al motore: i motori idraulici di solito rispondono leggermente più velocemente dei cilindri dell'olio perché i cilindri dell'olio devono azionare pistoni e aste più grandi per muoversi alternativamente, con conseguente maggiore inerzia.
Dimensioni dei componenti: i cilindri/motori di grande cilindrata richiedono una maggiore quantità di olio per il riempimento e la loro velocità di risposta è generalmente più lenta rispetto ai componenti di piccola cilindrata.
Inerzia e attrito del carico:
Maggiore è la massa (o momento di inerzia) del carico stesso, maggiore è la forza (o coppia) richiesta per accelerarlo o decelerarlo e maggiore è il tempo necessario, con conseguente risposta lenta (soprattutto durante l'avvio e l'arresto).
L'elevata resistenza d'attrito del carico può anche ritardare l'inizio del movimento iniziale.
L'influenza della temperatura:
La viscosità dell'olio idraulico varia notevolmente con la temperatura. Durante l'avvio a freddo (bassa temperatura dell'olio, alta viscosità), la resistenza al flusso dell'olio è elevata, l'instaurazione della pressione e il riempimento dell'olio sono lenti e la velocità di risposta si deteriora in modo significativo. Una volta che il sistema ha raggiunto la normale temperatura operativa, la velocità di risposta tende a stabilizzarsi.
Progettazione e ottimizzazione del sistema:
Un layout ragionevole della tubazione (il più corto possibile, con diametro del tubo appropriato), la riduzione delle camere non necessarie, la selezione di valvole con velocità di risposta rapida (come valvole proporzionali ad alta frequenza o servovalvole) e l'ottimizzazione degli algoritmi di controllo (controllo a circuito chiuso) possono migliorare significativamente la velocità di risposta del sistema. Al contrario, i sistemi mal progettati risponderanno più lentamente.
