电液伺服系统概述

图1-4 电液泵控式速度控制系统原理图

通过学习总结出该系统的液压控制元件是一电液伺服变量泵，它与液压马达组

图1-9电液伺服比例控制系统的组成框图

（1）指令元件：机械、电气或气动式，如电位器、计算机、靠模等。（2）检测反馈元件：各种传感器。

（3）比较元件：将输入与反馈信号进行比较，得出偏差输入信号的元件。（4）放大、转换、控制元件：放大器、阀等

电液位置伺服控制系统设计方法

电液位置伺服控制系统设计方法电液位置伺服系统是最基本和最常用的一种液压伺服系统，如机床工作台的位置、板带轧机的板厚、带材跑偏控制、飞机和船舶的舵机控制、雷达和火炮控制系统以及振动试验台等。在其它物理量的控制系统中，如速度控制和力控制等系统中，也常有位置控制小回路作为大回路中的一个环节电液位置伺服系统主要是用于解决位置跟随的控制问题，其根本任务就是通过执行机构实现被控量对给定量的及时和准确跟踪，并要具有足够的控制精度。电液伺服系统的动态特性是衡量一套电液伺服系统设计及调试水平的重要指标。它由电信号处理装置和若干液压元件组成，元件的动态性能相互影响，相互制约及系统本身所包含的非线性，致使其动态性能复杂。因此，电液伺服控制系统的设计及仿真受到越来越多的重视。液压伺服系统的基本设计步骤 ○1分析整理所需的设计参数，明确设计要求；○2拟定控制方案，构成控制系统原理图；○3确定动力元件参数（如供油压力、执行元件规格、伺服阀容量）和其他组成元件；○4分析计算系统的静、动态特性，确定回路放大系数和设计校正措施等。○5根据技术要求设计出系统以后，需要检查所设计的系统是否满足全部性能指标，如不满足，可通过调整参数或改变系统结构（即校正）等方法重复设计过程，直至满足要求为止。因为设计是试探性的，所以设计方法具有很大的灵活性，在设计中结合MATLAB的SIMULINK软件进行仿真，对系统的参数进行调整和可靠性作进一步验证，最终可以得出比较可靠的电液伺服系统。 (一)组成控制系统原理图由于系统的控制功率比较小、工作台行程比较大，所以采用阀控液压马达系统。系统方块原理如图1

（二）由静态计算确定动力元件参数，选择位移传感器和伺服放大器 1．绘制负载轨迹图负载力由切削力c F ，摩擦力f F 和惯性力a F 三部分组成。摩擦力具有“下降”特性，为了简化，可认为与速度无关，是定值，取最大值f F = 1500N 惯性力按最大加速度考虑 a max F 800t m a N == 假定系统是在最恶劣的负载条件下工作(即所有负载力都在存在，且速度最大)下工作，则总负载力为 max f F F F F =l c a =++400+1500+800=2700N 2.选取供油压力 5s P 6310Pa =? 3.求取液压马达排量设齿轮减速比'm i=/2m θθ=，丝杠导程2 1.210/t m r -=?，则所需液压马达力矩为 2 2700 1.210 2.58222 L L F t T N m i ππ-??===?? 取L s 2P =P 3，则液压马达弧度排量为-63L 5s 3T 3 2.58D ==0.610m /2P 26310 m rad ?=??? 液压马达每转排量为-63-632D 20.610m / 3.710m /m m Q r r ππ==??=? 计算出的液压马达排量需标准化。按选取的标准化值再计算负载压力L P 值。本例液压马达排量计算符合标准化。 4.确定伺服阀规格液压马达的最大转速为2max max 2 2810800/min 13.3/1.210iv n r r s t --??====? 所以负载流量为-6-6max q 3.71013.3/49.2110l m Q n r s ==??=? 此时伺服阀的压降为 55L s Lmax s -6T 2.58P P P 631020.010D 0.610 v m P Pa Pa =-=-=?-=?? 考虑到泄漏等影响，将q l 增大15%，取q l = 3.4L/min 。根据q l 和v P ，查得额定流量为

电液伺服阀基础知识介绍

电液伺服阀基础知识介绍射流管式电液伺服阀与喷嘴挡板式电液伺服阀是目前世界上运用最普遍的典型两级流量控制伺服阀。博格公司的DSHR一级先导就是射流管阀，而派克公司的TDL一级先导就是喷嘴挡板阀，下面对两种阀的结构、工作原理及特点作个比较与介绍。并着重分析了射流管式伺服阀在可靠性及工作性能方面的一些优势。工作原理： ★喷嘴挡板式伺服阀的原理：TDL 图1 为喷嘴挡板式伺服阀的原理图。它主要由力矩马达、喷嘴挡板式液压放大器、滑阀式功率级及反馈杆组件构成。其工作过程为：输入到力矩马达线圈的电气控制信号在衔铁两端产生磁力，使衔铁挡板组件偏转。挡板的偏移将一侧喷嘴挡板可变节流口减小，液流阻力增大，喷嘴的背压升高；而另一侧的可变节流口增大，液流阻力减小，液流的背压降低。这样可得到与挡板位置变化相对应的喷嘴背压，此背压加到与与喷嘴腔相通的阀芯端部，推动阀芯移动。而阀芯又推动反馈杆端部的小球，产生反馈力矩作用在衔铁挡板组件上。当反馈力矩逐渐等于电磁力矩时，衔铁挡板组件被逐渐移回到对中的位置。于是，阀芯停留在某一位置。在该位置上，反馈杆的力矩等于输入控制电流产生的的力矩，因此，阀芯位置与输入控制电流大小成正比。当供油压力及负载压力为一定时，输出到负载的流量与阀芯位置成正比。图1双喷嘴挡板式力反馈电液流量伺服阀

★射流管式伺服阀的原理：图2 为射流管式伺服阀的原理图。力矩马达采用永磁结构，弹簧管支承着衔铁射流管组件，并使马达与液压部分隔离，所以力矩马达是干式的。前置级为射流放大器，它由射流管与接受器组成。当马达线圈输入控制电，在衔铁上生成的控制磁通与永磁磁通相互作用，于是衔铁上产生一个力矩，促使衔铁、弹簧管、喷嘴组件偏转一个正比于力矩的小角度。经过喷嘴的高速射流的偏转，使得接受器一腔压力升高，另一腔压力降低，连接这两腔的阀芯两端形成压差，阀芯运动直到反馈组件产生的力矩与马达力矩相平衡，使喷嘴又回到两接受器的中间位置为止。这样阀芯的位移与控制电流的大小成正比，阀的输出流量就比例于控制电流。图2 射流管式力反馈电液流量伺服阀 ★两种阀的主要特点：射流管式与喷嘴挡板式最大差别在于喷嘴挡板式以改变流体回路上所通过的阻抗来进行力的控制。相反，射流管式是靠射流喷嘴喷射工作液，将压力能变成动能，控制两个接受孔获得能量的比例来进行力的控制。这种方式的阀与喷嘴挡板式相比因射流喷嘴大，由污粒等工作液中杂物引起的危害小，抗污染能力强。且射流管式液压放大器的压力效率及容积效率高，一般为７０％以上，有时也可达到９０％以上的高效率。输出控制力（滑阀驱动力）大，进一步提高了抗污染能力。同样其灵敏度、分辨率及低压工作性能大大优于喷嘴挡板阀。另外，由于射流管式由于在喷嘴的下游进行力控制，当喷嘴被杂物完全堵死时，因两个接受孔均无能量输入，滑阀阀芯的两端面也没有油压的作用，反馈弹簧的弯曲变形力会使阀芯回到零位上，伺服阀可避免过大的流量输出，具有“失效对中”能力，并不会发生所谓的“满舵”现象。但射流管式液压放大器及整个阀的性能不易理论

CSDY1射流管电液伺服阀产品说明书

CSDY1射流管电液伺服阀产品说明书编制：校对：审核：审定：九江仪表厂一九八九年十二月

CSDY1射流管电液伺服阀产品说明书一、概述： CSDY1系列射流管电液伺服阀是力反馈型两级流量伺服控制阀，具有性能良好，抗污染能力强，安全可靠以及寿命长的突出特点，适用于电液伺服系统的位置、速度、加速度和力的控制。二、结构原理：图1是CSDY1系列射流管电液伺服阀的原理图，力矩马达采用永磁力矩马达，由两个永久磁钢产生极化磁通，衔铁两端伸入磁通回路的空气隙中，弹簧管一端固定在壳体上，另一端固定在衔铁组件的钢套中。反馈弹簧组件的一端固定在射流管喷嘴上，反馈杆被夹牢在阀芯的中心位置。高压油连续地从供油腔Ps通过滤油器及固定节流孔，到射流管喷嘴向两个接受孔喷射，接受孔分别与阀芯两端控制腔相通。当力矩马达线圈组件输入控制电流时，由于控制磁通和极化磁通的相互作用，在衔铁上产生一个力矩，该力矩使衔铁组件绕弹簧管旋转，从而使射流管喷嘴运动导致两个接受孔腔产生压差引起阀芯位移，且一直持续到由反馈弹簧组件弯曲产生的反馈力矩与控制电流产生的控制力矩相平衡为止。由于阀芯位移与反馈力矩成比例，控制力矩与控制电流成比例，伺服阀的输出流量与阀芯位移成比例，所以伺服阀的输出流量与输入的指令控制电信号亦成比例，若给伺服阀输入反向电控信号，则伺服阀就有反向流量输出。三、技术性能指标：

1、供油压力范围（MPa） 2.1～31.5 2、额定供油压力（MPa）20.6 3、额定流量（L/min）2—40（按用户要求） 4、滞环（%）≤3 ≤5（用于低频控制系统） 5、分辨率（%）≤0.25 6、线性度（%）≤7.5 7、对称度（%）≤10 8、压力增益（%Ps/1%In）≥30 9、静耗流量（L/min）≤0.45+3%Qn 10、零偏（%）≤2 11、幅频宽（－3Db）(HZ) ≥70 ≥40（用于低频控制系列） 12、相频宽（－90°）（HZ）≥90 四、线圈连接方法：伺服阀线圈的连接方法，插销头标号，外引出线颜色及控制电流的极性等参照下表和射流管电液伺服阀安装图（图2）

电液伺服控制系统的应用研究

电液伺服控制系统的应用研究【摘要】电液伺服控制是液压技术领域的重要分支。多年来，许多工业部门和技术领域对高响应、高精度、高功率—重量比和大功率液压控制系统的需要不断扩大，促使液压控制技术迅速发展。特别是控制理论在液压系统中的应用、计算及电子技术与液压技术的结合，使这门技术不论在元件和系统方面、理论与应用方面都日趋完善和成熟，并形成一门学科。目前液压技术已经在许多部门得到广泛应用，诸如冶金、机械等工业部门及飞机、船舶部门等。我国于50年代开始液压伺服元件和系统的研究工作，现已生产几种系列电液伺服产品，电液伺服控制系统的研究工作也取得很大进展。【关键词】电液伺服控制应用 1、电液控制系统的特点、构成及分类电液控制系统是一门比较年轻的技术，它的发展和普遍应用还不到50年，然而，凭借它的优点却形成了流体传动与控制的一个重要分支，并成为现代控制工程的基本技术构成之一。 1.1电液控制系统的特点 1) 液压执行元件的功率--重量比和转矩--惯性矩比(或力--质量比)大，具有很大的功率传递密度，可以构成体积小、重量轻、响应速度快的大功率控制单元。 2) 液压系统的负载刚度大，精度高。由于液压杠、执行元件的泄漏很少，液体介质的体积弹性模量又很大，故具有较大的速度--负载刚性，即速度--力或转速--力矩曲线斜率的倒数很大，因此有可能用于开环系统。用于闭环系统时则表现为位置刚度大，其定位精度受负载变化的影响小。 3) 液压控制系统可以安全，可靠并迅速地实现频繁的带负载启动和制动，进行正反向直线或回转运动和动力控制，而且具有很大的调速范围。电气或电子技术和液压传动及控制相结合的产物--电液控制系统兼备了电气和液压的双重优势，形成了具有竞争力和自身技术特点。当然，在某些场合下，指令和反馈元件也可全部采用机械、气动或液压元件，此时，即称为机械--液压控制系统和气动--液压控制系统。 1.2 电液控制系统的构成工程实际中系统的指令及放大单元多采用电子设备。电机械转换器往往是动圈式或动铁式电磁元件和伺服电机、步进电机等。液压转换及放大器件可以是各类开关式，伺服式和比例式器件实际上是一功率放大单元。液压执行元件通常是液压缸和液压马达，其输出参数只能是位移、速度、加速度和力或者转角、角速

液压伺服工作原理

液压伺服工作原理 1.1 液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中得到了广泛的应用。电液伺服系统通过使用电液伺服阀，将小功率的电信号转换为大功率的液压动力，从而实现了一些重型机械设备的伺服控制。液压伺服系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量的变化而变化，与此同时，输出功率被大幅度地放大。液压伺服系统的工作原理可由图1来说明。图1所示为一个对管道流量进行连续控制的电液伺服系统。在大口径流体管道1中，阀板2的转角θ变化会产生节流作用而起到调节流量qT的作用。阀板转动由液压缸带动齿轮、齿条来实现。这个系统的输入量是电位器5的给定值 x i 。对应给定值x i ，有一定的电压输给放大器7，放大器将电压信号转换为电流信号加到伺服阀的电磁线圈上，使阀芯相应地产生一定的开口量x v 。阀开口x v 使液压油进入液压缸上腔，推动液压缸向下移动。液压缸下腔的油液则经伺服阀流回油箱。液压缸的向下移动，使齿轮、齿条带动阀板产生偏转。同时，液压缸活塞杆也带动电位器6的触点下移x p 。当x p 所对应的电压与x i 所对应的电压相等时，两电压之差为零。这时，放大器的输出电流亦为零，伺服阀关闭，液压缸带动的阀板停在相应的qT位置。图1 管道流量（或静压力）的电液伺服系统 1—流体管道；2—阀板；3—齿轮、齿条；4—液压缸；5—给定电位器；6—流量传感电位器；7—放大器；8—电液伺服阀在控制系统中，将被控制对象的输出信号回输到系统的输入端，并与给定值进行比较而形成偏差信号以产生对被控对象的控制作用，这种控制形式称之为反

MATLAB电液位置伺服控制系统设计及仿真教案资料

M A T L A B电液位置伺服控制系统设计及仿真

数控机床工作台电液位置伺服控制系统设计及仿真姓名：雷小舟专业:机械电子工程子方向：机电一体化武汉工程大学机电液一体化实验室

位置伺服系统是一种自动控制系统。因此，在分析和设计这样的控制系统时，需要用自动控制原理作为其理论基础，来研究整个系统的动态性能，进而研究如何把各种元件组成稳定的和满足稳定性能指标的控制系统。若原系统不稳定可通过调整比例参数和采用滞后校正使系统达到稳定，并选取合适的参数使系统满足设计要求。 1 位置伺服系统组成元件及工作原理数控机床工作台位置伺服系统有不同的形式，一般均可以由给定环节、比较环节、校正环节、执行机构、被控对象或调节对象和检测装置或传感器等基本元件组成[1]。根据主机的要求知系统的控制功率比较小、工作台行程比较大，所以采用阀控液压马达系统。系统物理模型如图1所示。图1 数控机床工作台位置伺服系统物理模型系统方框图如图2所示。图2 数控机床工作台位置伺服系统方框图数控机床工作台位置伺服系统是指以数控机床工作台移动位移为控制对象的自动控制系统。位置伺服系统作为数控机床的执行机构，集电力电子器件、控制、驱动及保护为一体。数控机床的工作台位置伺服系统输出位移能自动地、快速而准确地复现输入位移的变化，是因为工作台输出端有位移检测装置（位移传感器）将位移信号转化为电信号反馈到输入端构成负反馈闭环控制系统。反馈信号与输入信号比较得到差压信号，然后把差压信号通过伺服放大器转化为电流信号，送入电液伺服阀（电液转换、功率放大元件）转换为大功率的液压信号（流量与压力）输出，从而使液压马达的四通滑阀有开口量就有压力油输出到液压马达，驱动液压马达带动减速齿轮转动，从而带动滚珠丝杠运动。因滚珠丝杠与工作台相连所以当滚珠丝杠运动时，工作台也发生相应的位移。 2数控工作台的数学模型 2.1 工作台负载分析工作台负载主要由切削力c F ,摩擦力f F 和惯性力a F 三部分组成，则总负载力为: a f c L F F F F ++=

伺服阀工作原理

（1）电液伺服阀的组成伺服阀由力矩马达、液压放大器、反馈机构三部分组成（2）力矩马达的工作原理力矩马达的作用是把输入的电气控制信号转换为力矩。它由永久磁铁、上导磁体、下导磁体、衔铁、控制线圈、弹簧管等组成。衔铁固定在弹簧管上端，由弹簧管支承在上、下导磁体的中间位置，可绕弹簧管的转动中心作微小的转动。永久磁铁将上、下导磁体磁化，一个为N级，另一个为S级。无信号电流时，衔铁在上、下导磁体的中间位置，由于力矩马达结构是对称的，使磁铁两端所受的电磁力相同，力矩马达无力矩输出。当有信号电流通过线圈时，控制线圈产生控制磁通，其大小和方向取决于信号电流的大小和方向电磁力矩的大小与信号电流的大小成比例，衔铁的转角也与信号电流成比例。

力矩马达磁路原理图对于上图的磁路分析：对分支点A 和B 应用磁路基尔霍夫第一定律可得衔铁磁通 12a φφφ=- 整理后得到 g 2g 2()2l 1()l g c a x x φφφ+=- 由于2g (x/l )1 《，上式化简a g 2l c g g x N i R φφ=+?，考虑到x a θ≈，上式写成 a g 2l c g g a N i R φφθ=+? 由控制磁通和极化磁通的相互作用在衔铁上产生电磁力矩d 14=2a(F -F )T ，考

虑到衔铁转角θ很小，故有,,x tg x a a θθθ=≈≈则上式可写成： 2 2222g 22g (1)(1)l (1)l c t m g d x K i K T x φθφ+?++=-，式中t K 为力矩马达的中位电磁力矩系数，g 2l t c g a K N φ= m K 为力矩马达的中位磁弹簧刚度，22g 4()l m g g a K R φ= 由上式可以看出，力矩马达的输出力矩具有非线性。为了改善线性度和防止衔铁被永久磁铁吸附，力矩马达一般都设计成g x/l <1/3，即2g (x/l )1 《和2(/) 1c g φφ《。则接着化简成： t d m T K i K θ=?+ 上式中，t i K ?是衔铁在中位时，由控制电流i ?产生的电磁力矩，称为中位电磁力矩。m K θ是由于衔铁偏离中位时，气隙发生变化而产生的附加电磁力矩，它使衔铁进一步偏离中位。这个力矩与转角成比例，相似于弹簧的特性，称为电磁弹簧力矩。（3）液压放大器液压放大器的运动去控制液压能源流向液压执行机构的流量或压力。力矩马达的输出力矩很小，在阀的流量比较大时，无法直接驱动功率级阀运动，此时需要增加液压前置级，将力矩马达的输出加以放大，再去控制功率级阀，功率级阀采用三位四通滑阀，这就构成了电液伺服阀。三级电液伺服阀实质上是由通用型双喷嘴力反馈两级伺服阀和第三级滑阀组成,第三级滑阀的阀芯位移由电反馈来实现闭环控制。伺服射流管先导阀主要由力矩马达、喷嘴挡板和接收器组成。当线圈中有电流通过时，产生的电磁力使挡板偏离中位。这个偏离和特殊形状的喷嘴设计使得当挡板偏向一侧时造成先导阀的接收器产生偏差。此压差直接导致阀芯两侧驱动

美国MOOG伺服阀,伺服阀的工作原理及作用

美国MOOG伺服阀，伺服阀的工作原理及作用 1、电液伺服阀主要用于电液伺服自动控制系统,其作用是将小功率的电信号转换为大功率的液压输出,经过液压执行机构来完成机械设备的自动化控制. SupeSite/X-Space官方站y Q d:E p p.P 伺服阀是一种经过改动输入信号。依据输入信号的方式不同，分为电液伺服阀和机液伺服阀。SupeSite/X-Space官方站(R w _ }/i-A 电液伺服阀既是电液转换元件，又是功率放大元件，它的作用是将小功率的电信号输入转换为大功率的液压能（压力和流量）输出，完成执行元件的位移、速度、加速度及力控制。 +C6S c {(p a0液压泵的输出压力是指液压泵在实践工作时输出油液的压力，即泵工作时的出口压力，通常称为工作压力，其大小取决于负载。 SupeSite/X-Space官方站Y \ h+I r2k L 电液伺服阀通常由电气—机械转换安装、液压放大器和反应（均衡）机构三局部组成。反应战争衡机构使电液伺服阀输出的流量或压力取得与输入电信号成比例的特性。压力的稳定通常采用压力控制阀，比方溢流阀等。 2.细致材料：典型电---气比例阀、伺服阀的工作原理电---气比例阀和伺服阀按其功用可分为压力式和流量式两种。压力式比例/伺服阀将输给的电信号线性地转换为气体压力；流量式比例/伺服阀将输给的电信号转换为气体流量。美国威格士VICKERS柱塞泵由于气体的可紧缩性，使气缸或气马达等执行元件的运动速度不只取决于气体流量。还取决于执行元件的负载大小。因而准确地控制气体流量常常是不用要的。单纯的压力式或流量式比例/伺服阀应用不多，常常是压力和流量分离在一同应用更为普遍。电---气比例阀和伺服阀主要由电---机械转换器和气动放大器组成。但随着近年来低价的电子集成电路和各种检测器件的大量呈现，在1电---气比例/伺服阀中越

电液伺服系统

电液伺服系统电液伺服系统是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统。根据输入信号的形式不同，又可分为模拟伺服系统和数字伺服系统两类。下面对模拟伺服系统和数字伺服系统作一简单的说明。模拟伺服系统在模拟伺服系统中，全部信号都是连续的模拟量，如图1所示。在此系统中，输入信号、反馈信号、偏差信号以及其放大、校正都是连续的模拟量。电信号可以是直流量，也可以是交流量。直流量和交流量相互转换可以通过调制器或解调器完成。模拟伺服系统重复精度高，但分辨能力较低(绝对精度低)。伺服系统的精度在很大程度上取决于检测装置的精度，而模拟式检测装置的精度一般低于数字式检测装置，所以模拟伺服系统分辨能力低于数字伺服系统。另外模拟伺服系统中微小信号容易受到噪声和零漂的影响，因此当输入信号接近或小于输入端的噪声和零漂时，就不能进行有效的控制了。图1 模拟伺服系统方块图数字伺服系统在数字伺服系统中，全部信号或部分信号是离散参量。因此数字伺服系统又分为数字伺服系统和数字—模拟伺服系统两种。在全数字伺服系统中，动力元件必须能够接收数字信号，可采用数字阀或电液步进马达。数字模拟混合式伺服系统如2所示。数控装置发出的指令脉冲与反馈脉冲相比较后产生数字偏差，经数模转化器把信号变为模拟偏差电压，后面的动力部分不变，仍是模拟元件。系统输出通过数字检测器(即模数转换器)变为反馈脉冲信号。

图2 数字伺服系统方块图数字伺服系统有很高的绝对精度，受模拟量的噪声和零漂的影响很小。当要求较高的绝对精度，而不是重复精度时，常采用数字模拟系统。从经济性可靠性方面来看，简单的伺服系统采用采用模拟型控制为宜。系统特点及使用场合电液伺服系统综合了电气和液压两方面的优点，具有控制精度高、响应速度快、输出功率大、信号处理灵活、易于实现各种参量的反馈等优点。因此，在负载质量大又要求响应速度快的场合最为适合，其应用已遍及国民经济的各个领域，比如飞机与船舶舵机的控制、雷达与火炮的控制、机床工作台的位置控制、板带轧机的板厚控制、电炉冶炼的电极位置控制、各种飞机车里的模拟台的控制、发电机转速的控制、材料试验机及其他实验机的压力控制等等。电液位置伺服系统分析电液位置伺服系统是最基本和最常用的一种液压伺服系统。当采用电位器作为指令装置和反馈测量装置，就可以构成直流电液位置伺服系统。采用自整角机或旋转变压器作为质量装置和反馈测量装置，就可以构成交流电液位置伺服系统。图3是一个典型的电液位置伺服控制系统。图中反馈电位器与指令电位器接成桥式电路。反馈电位器滑臂与控制对象相连，其作用是把控制对象位置的变化转换成电压的变化。反馈电位器与指令电位器滑臂间的电位差（反映控制对象位置与指令位置的偏差）经放大器放大后，加于电液伺服阀转换为液压信号，以推动液压缸活塞，驱动控制对象向消除偏差方向运动。当偏差为零时，停止驱动，因而使控制对象的位置总是按指令电位器给定的规律变化。图3 电液位置伺服系统图电液伺服系统中常用的位置检测元件有自整角机、旋转变压器、感应同步器和差动变压器等。伺服放大器为伺服阀提供所需要的驱动电流。电液伺服阀的作

电液伺服系统及其控制文档概述

电液系统及其控制 1概述 1.1电液控制系统工作原理及组成一.工作原理电液控制系统又称电液伺服系统,是以电气信号为输入,以液压信号为输出,电气检测传感器元件为反馈构成闭环控制系统. 由于是电气和液压相结合,因而系统可发挥两者的优点.电气信号便于测量转换放大处理校正,电气检测传感器元件便于检测各种物理量,且快速和多样性;液压信号输出功率大速度快,执行元件具有惯性小等优点.所以结合起来的电液控制系统具有控制精度高,响应速度快,信号处理灵活,输出功率大,结构紧凑,重量轻等优点. 输入电气信号通常有电位器,电子放大器,PLC控制器和计算机等. 电气检测传感器元件通常有位置传感器,压力传感器, 速度传感器,编码器等元件. 输出是以液压动力执行元件(油缸和马达)和伺服元件组成的反馈控制系统.如图所示: 在此系统中,输出量(位移,力,速度等)通过反馈传感器(位移传感器,力传感器,速度传感器等)能自动地快速地准确地反映其变化.并与原先的给定的给定量进行比较,再放大输入给伺服阀,改变其阀芯位移,从而控制输出的压力和流量,驱动执行元件运动,直至输人量与输出量一致为止. 举例: 1.阀控式电液位置控制伺服系统(如上图) 图中所示为双电位器电液位置控制伺服系统的工作原理图.该系统控制工作台的位置,使其按指令电位器给定的规律变化. 系统由指令电位器, 反馈电位器,电子放大器,电液伺服阀,液压缸和工作台组成. 其工作原理如下: 指令电位器将位置指令xi转换成指令电压ur,被控制的工作台位置xp由反馈电位器检测转换成反馈电压ui.两个线性电位器接成桥式电路,从而得到偏差电压ue=ur-uf.当工作台位置xp与指令位置xi一致时,电桥输出偏差电压ue=0,此时伺服放大器输出电流为零, 电液伺服阀处于零位,没有流量输出,工作台不动.当指令电位器位置发生变化,如向右移动一个位移Oxi,在工作台位置发生变化之前, 电桥输出偏差电压ue=KOx,偏差电压经伺服放大器放大后变为电流信号去控制电液伺服阀, 电液伺服阀输出压力油到液压缸,推动工作台右移.随着工

伺服阀与比例阀原理介绍

电液伺服阀的原理和性能介绍电液伺服阀是一种比电液比例阀的精度更高、响应更快的液压控制阀，其输出流量或压力受输入的电气信号控制，主要用于高速闭环液压控制系统，而比例阀多用于响应速度相对较低的开环控制系统中，伺服阀价格高且对过滤精度要求也高，比例阀广泛用于要求对液压参数进行连续控制或程序控制但对控制精度和动态特性要求不太高的液压系统中。另外，1.伺服阀中位没有死区，比例阀有中位死区； 2.伺服阀的频响（响应频率）更高，可以高达200Hz左右，比例阀一般最高几十Hz； 3.伺服阀对液压油液的要求更高，需要精过滤才行，否则容易堵塞，比例阀要求低一些。比例伺服阀性能介于伺服阀和比例阀之间。比例换向阀属于比例阀的一种，用来控制流量和流向。伺服阀跟比例阀的本质区别就是他有两横 1、伺服阀和比例阀上下都有两横； 2、比例阀两边都有比例电磁铁，而且有比例电磁铁的符号上都箭头。但是伺服阀确是只有一边有力马达，要强调的是只有一边有。比例阀多为电气反馈，当有信号输入时，主阀芯带动与之相连的位移传感器运动，当反馈的位移信号与给定信号相等时，主阀芯停止运动，比例阀达到一个新的平衡位置伺服阀，阀保持一定的输出；伺服阀有机械反馈和电气反馈两种，一般电气反馈的伺服阀的频响高，机械反馈的伺服阀频响稍低，动作过程与比例阀基本相同。区别：一般比例阀的输入功率较大，基本在几百毫安到1安培以上，而伺服阀的输入功率较小，基本在几十毫安；比例阀的控制精度稍低，滞环较伺服阀大，伺服阀的控制精度高，但对油液的要求也高

一个粗液压缸一个细液压缸长短样怎么同步升起最简单的就是在细油缸的进油口加一个节流阀，控制一下进入油缸的流量使细油缸慢下来。但节流阀的节流效果受负载和液压油粘度的影响比较大，如果负载变化大，你得经常调整。不用节流阀，用调速阀也可以，不受负载影响，但有发热的趋势。也可以用分流阀，但分流阀的分流比是确定的，通常是1:1或1:2。粗细油缸的面积比不一定合适。最贵的方案就是带有长度传感器的伺服缸和比例阀或者伺服阀，在计算机控制下，能达到液压系统能达到的最高精度。但价格很难接受。 |评论同步精度要求不高的话，直接用个同步分流阀就行了。有负载补偿的建议用分流集流阀，好一些的阀，精度可以达到正负3% 尽可能用机械同步。分流阀不用试，一定失败。原因是流量太小，形成不了压差。马达式同步有机会成功，但要选排量非常小的。算手泵流量时把人算100瓦的功率。如果能做到机械式同步，那是最好不过的了，如果没条件，在同步精度要求较低的情况下，可以用同步阀（分流-集流阀），精度要求再高点的话，可以用同步马达。再高点，就无法达到了，因为要用伺服阀，但现场无法用电分流阀在负载相同时效果非常好,但负载偏差严重时同步效果大打折扣,建议用同步马达或同步缸,同步精高时不妨用传感器油缸不大的话用同步缸要好点，油缸大的话用同步马达应该可以满足流马达又叫同步马达，一般为齿轮的，与多联齿轮泵的外形有点象，就是两组或两组以上的齿轮马达串联在一起，转速一致，按一定比例分配液压泵提供来的油液供执行元件使用，不

电液伺服控制系统

6-1 怎样区分一个系统是位置、速度或力电-液伺服控制系统。按系统被控制的物理量的性质来区分，如果是要实现位置控制，当然就是位置电液伺服系统。 6-2 试比较电-液伺服系统与机-液伺服系统的主要优缺点和性能特点。机液伺服系统的指令给定、反馈和比较都是采用机械构件，优点是简单可靠，价格低廉，环境适应性好，缺点是偏差信号的校正及系统增益的调整不如电气方便，难以实现远距离操作，另外，反馈机构的摩擦和间隙都会对系统的性能产生不利影响。机液伺服系统一般用于响应速度和控制精度要求不是很高的场合，绝大多数是位置控制系统。电液伺服系统的信号检测、校正和放大等都较为方便，易于实现远距离操作，易于和响应速度快、抗负载刚度大的液压动力元件实现整合，具有很大的灵活性和广泛的适应性。特别是电液伺服系统与计算机的结合，可以充分运用计算机快速运算和高效信息处理的能力，可实现一般模拟控制难以完成的复杂控制规律，因而功能更强，适应性更广。电液伺服系统是液压控制领域的主流系统。 6-3 为什么说电-液伺服系统一般都要加以校正。当电液位置伺服控制系统的某些性能指标不甚满意时，简单的方法可通过增大系统的开环增益来提高响应速度和控制精度，但提高开环增益受系统稳定性条件的制约，也就是受液压固有频率和阻尼比的限制。全面改善系统的性能仅仅靠调整开环增益是远远不够的，通过对电液伺服系统进行针对性的校正，往往能够获得更高性能的电液伺服系统，并且不同的校正方法，会得到不同的改善效果。 6-4 怎样才能简化位置电-液伺服控制系统。当电液伺服阀的频宽与液压固有频率相近时，电液伺服阀的传递函数可用二阶环节来表示；当电液伺服阀的频宽大于液压固有频率（3~5倍）时，电液伺服阀的传递函数可用一阶环节来表示。又因为电液伺服阀的响应速度较快，与液压动力元件相比，其动态特性可以忽略不计，而把它看成比例环节。一般的液压位置伺服系统往往都能够简化成以下的这种形式。 ()()V 2h h h 21K G s H s s s s ζωω=??++ ??? 6-5 怎样理解系统刚度高，误差小。以负载误差为例，对于I 型系统稳态负载误差为()ce L L022v m K e T K i D ∞= ，负载误差()L e ∞的大小与负载干扰力矩L0T 成正比，而与系统的闭环静刚度22V m ce K i D K 成反比，所以当系统的刚度高时误差较小。

电液伺服阀工作原理

汽轮机调速系统中的电液伺服阀工作原理：电液伺服阀是油动机的核心部件，靠它来接收电信号并控制进入油缸油流的多少。电液伺服阀安装在MSV，GV 和ICV的阀门油动机上，RSV的油动机没有安装电液伺服阀。通过向油动机的油缸供应高压油而将蒸汽阀门打开，而通过其将油缸的高压油泄去并靠弹簧力将蒸汽阀门关闭。电液伺服阀是由电磁部分（永久磁铁、导磁体、衔铁、线圈），两级液压放大器（挡板、软管、喷嘴、油路、四通滑阀、反馈弹簧）和过滤器（可更换过滤器和内置过滤器）等组成，如图

所示。衔铁与挡板通过软管连接在一起，挡板下部连有一个反馈弹簧，弹簧的另一端为一球头，嵌放在滑阀的凹槽内。永久磁铁和导磁体形成一个固定磁场，当线圈中没有电流通过时，导磁体和衔铁间4个气隙中的磁通都是一样的且方向是相同的，衔铁处于中间位置。当有控制电流通过线圈时，一组对角方向的气隙中的磁通增加，另一组对角方向的气隙中的磁通减小，于是衔铁就在磁力作用下克服弹簧的弹性反作用力而偏转一角度，并偏转到磁力所产生的转矩与弹性反作用力所产生的反转矩平衡时为止。同时挡板因随衔铁偏转而发生挠曲，改变了它与两个喷嘴间的间隙，一个间隙减小，一个间隙加大。高压油从供油口进入伺服阀并且引入到四通滑阀的两端下面，经过过滤器以及孔板后，一路流向喷嘴和挡板，并通向回油；另一路流到四通滑阀的两端端面以形成对四通滑

阀的推力。当挡板挠曲，出现上述喷嘴与挡板的两个间隙不相等的情况时，两喷嘴后侧的压力就不相等，它们作用在滑阀的左右两端端面上，使滑阀向相应方向移动一段距离，压力油就通过四通滑阀的控制油口输向油缸或者使油缸的工作油通过滑阀的一个凸肩流出并通向回油。滑阀移动时，反馈弹簧下端球头跟着移动。在衔铁挡板组件上产生了一个转矩，使衔铁向相应方向偏转，并使挡板在两喷嘴间的偏移量减少，这就是反馈作用。反馈作用的后果就是使滑阀两端的差压减小。在接受一个正向电流指令信号时，这时滑阀的一个凸肩打开了EH油的供油口，油动机进油，蒸汽阀门打开，蒸汽阀门的LVDT输出的反馈信号增大，指令与反馈信号的偏差在不断减少，至伺服阀的开阀驱动指令也在不断减小，当伺服阀的输出指令与弹簧的反作用力平衡时，挡板回到中间位置，滑阀处于平衡状态，油动机此时停止进油，蒸汽阀门位置保持不变。电液伺服阀是有机械零偏的，而机械零偏是借助于滑阀一个端面上装设的一个机械偏置弹簧来实现的。其主要作用是当伺服阀失去控制信号或线圈损坏时，靠它的机械偏置使滑阀移动而打开泄油孔，使油动机油缸和回油相通，蒸汽阀门的弹簧力使油动机全关，确保机组安全。如果机械偏置为零或为正，

电液位置伺服系统研究现状

电液位置伺服系统研究现状张如兴摘要当系统中被控制的物理量是位置量，同时检测反馈信号以及输入指令信号也是位置信号的由机构和液压元件组成的闭环控制系统。信号的传输是机械液压方式的，这一类系统称为机液位置伺服系统。机液伺服系统的优点是结构简单、工作可靠、抗污染能力强、造价低廉，因此广泛应用于航空、航天、舰船、工程机械、汽车、动力工程、机床控制、和农业机械等各个领域。机液伺服系统的缺点是机械连接件较多，因此不可避免饿带来了间隙、摩擦和刚度的影响。但是，由于它所具有的优点，应用的历史悠久，而且也广泛。关键词位置伺服系统、伺服阀、应用范围电液伺服位置系统在不断的进步中，越来越来得到广泛的应用。现在我就浅谈电液伺服位置系统得到一些应用和现状。电液伺服阀是电液伺服控制系统的核心控制元件，其性能直接决定和制约着整个电液伺服控制系统的控制精度、响应特性、工作可靠性及寿命。随着航空、航天和军事工业对电液伺服系统性能要求的提高，民用工业对低成本、易维护、环保型电液伺服系统需求，传统电液伺服阀已不能满足要求。为提高伺服阀性能，国内外展开了以新型功能材料为基础的高频响、高精度电液伺服阀，以结构改进为基础的大流量、抗污染、低成本型电液伺服阀，以及以水作为介质的水压伺服阀的研究。 l新型功能材料在电液伺服阀中的应用 1．1超磁致伸缩材料超磁致伸缩材料(GMM)的基本物理原理为磁致伸缩效应，即物体随磁化方向伸长或缩短的现象Ⅲ。此种材料做成的转换器具有输出力大、响应速度快、控制精度高等优点。 1．2压电材料／电致伸缩材料压电材料(1rZT)和电致伸缩材料(PMN)部是电介质，在其极化方向上施加一定强度的电场．则会引起材料的机械变形．去掉电场后叉能恢复到原状态”。此种材料做成的转换器同样具有输出力大、响应速度快、控错精度高等优点．与GMM材料相比，研究成熟，价格低，但其需要较高的驱动电压。 1．3形状记忆台金形状记忆台金(SMA)是指其宥一定初始形状的合盒在低温下经塑性形变并固定成另一种形变后，通过加热到某一l晦界温度以上叉可恢复成初始形状的一类合金此种材料做成的转换器体积小精度低，价格较低。 1．4磁流变流体磁流变流体(MRF)属可控流体，由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。在外磁场作用下，表面黏度系数陡然增大两个数量级以上；当外加磁场增强时，会在一瞬间(0．1 s左右)变成类固体，失去流动性当撤销磁场后，材料立即恢复原状"。国内哈尔滨工业大学利用MRF在外加磁场作用下，具有较大磁化强度的特点，提出了在力矩马达衔铁和铁芯的工作气隙中加入MRF，利用MRF来改善伺服阀动态性能的方法。实验表明，添加磁流变流体后消除了射流管伺服阀的自激震荡，但响应速度降低。 1．5电流变流体

射流管式电液伺服阀与喷嘴挡板式电液伺服阀比较

射流管式电液伺服阀与喷嘴挡板式电液伺服阀比较 1 序言射流管式电液伺服阀与喷嘴挡板式电液伺服阀是目前世界上运用最普遍的典型两级流量控制伺服阀。由于射流管式电液伺服阀在国外属高端产品，主要运用于航空、航天、军事等行业，对国内引进实行限制，目前国内除少数电厂随设备引进较大流量的射流管阀外，一般很少见到该型阀。国内成规模生产该型阀的单位也只有中国船舶重工集团公司第七O四研究所。而喷嘴挡板式电液伺服阀国内外运用得比较普遍，国内生产该型阀的单位也比较多。本文将对两种阀的构造与特点作一简单介绍。 2 工作原理 2.1喷嘴挡板式伺服阀的原理图1为喷嘴挡板式伺服阀的原理图。它主要由力矩马达、喷嘴挡板式液压放大器、滑阀式功率级及反馈杆组件构成。其工作过程为：输入到力矩马达线圈的电气控制信号在衔铁两端产生磁力，使衔铁挡板组件偏转。挡板的偏移将一侧喷嘴挡板可变节流口减小，液流阻力增大，喷嘴的背压升高；而另一侧的可变节流口增大，液流阻力减小，液流的背压降低。这样可得到与挡板位置变化相对应的喷嘴背压，此背压加到与与喷嘴腔相通的阀芯端部，推动阀芯移动。而阀芯又推动反馈杆端部的小球，产生反馈力矩作用在衔铁挡板组件上。当反馈力矩逐渐等于电磁力矩时，衔铁挡板组件被逐渐移回到对中的位置。于是，阀芯停留在某一位置。在该位置上，反馈杆的力矩等于输入控制电流产生的的力矩，因此，阀芯位置与输入控制电流大小成正比。当供油压力及负载压力为一定时，输出到负载的流量与阀芯位置成正比。 2.2 射流管式伺服阀的原理图2为射流管式伺服阀的原理图。力矩马达采用永磁结构，弹簧管支承着衔铁射流管组件，并使马达与液压部分隔离，所以力矩马达是干式的。前置级为射流放大器，它由射流管与接受器组成。当马达线圈输入控制电流，在衔铁上生成的控制磁通与永磁磁通相互作用，于是衔铁上产生一个力矩，促使衔铁、弹簧管、喷嘴组件偏转一个正比于力矩的小角度。经过喷嘴的高速射流的偏转，使得接受器

电液伺服控制系统概述

电液伺服控制系统概述摘要：电液伺服控制是液压领域的重要分支。多年来，许多工业部门和技术领域对高响应、高精度、高功率——重量比和大功率液压控制系统的需要不断扩大，促使液压控制技术迅速发展。特别是控制理论在液压系统中的应用、计算及电子技术与液压技术的结合，使这门技术不论在原件和系统方面、理论与应用方面都日趋完善和成熟，并形成一门学科。目前液压技术已经在许多部门得到广泛应用，诸如冶金、机械等工业部门及飞机、船舶部门等。关键词：电液伺服控制液压执行机构伺服系统又称随机系统或跟踪系统，是一种自动控制系统。在这种系统中，执行元件能以一定的精度自动地按照输入信号的变化规律动作。液压伺服系统是以液压为动力的自动控制系统，由液压控制和执行机构所组成。一、电液控制系统的发展历史液压控制技术的历史最早可以追溯到公元前240年,一位古埃及人发明的液压伺服机构——水钟。而液压控制技术的快速发展则是在18世纪欧洲工业革命时期,在此期间,许多非常实用的发明涌现出来,多种液压机械装置特别是液压阀得到开发和利用,使液压技术的影响力大增。18世纪出现了泵、水压机及水压缸等。19世纪初液压技术取得了一些重大的进展,其中包括采用油作为工作流体及首次用电来驱动方向控制阀等。第二次世界大战期间及战后,电液技术的发展加快。出现了两级电液伺服阀、喷嘴挡板元件以及反馈装置等。20世纪50～60年代则是电液元件和技术发展的高峰期,电液伺服阀控制技术在军事应用中大显身手,特别是在航空航天上的应用。这些应用最初包括雷达驱动、制导平台驱动及导弹发射架控制等,后来又扩展到导弹的飞行控制、雷达天线的定位、飞机飞行控制系统的增强稳定性、雷达磁控管腔的动态调节以及飞行器的推力矢量控制等。电液伺服驱动器也被用于空间运载火箭的导航和控制。电液控制技术在非军事工业上的应用也越来越多,最主要的是机床工业。在早些时候,数控机床的工作台定位伺服装置中多采用电液系统(通常是液压伺服马达)来代替人工操作,其次是工

MATLAB电液位置伺服控制系统设计及仿真

数控机床工作台电液位置伺服控制系统设计及仿真姓名：雷小舟专业:机械电子工程子方向：机电一体化武汉工程大学机电液一体化实验室

电液伺服控制系统的设计

电液伺服控制系统的设计与仿真引言电液伺服系统具有响应速度快、输出功率大、控制精确性高等突出优点，因而在航空航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到广泛应用。随着电液伺服阀的诞生，使液压伺服技术进入了电液伺服时代，其应用领域也得到广泛的扩展。随着液压系统逐渐趋于复杂和对液压系统仿真要求的不断提高，传统的利用微分方程和差分方程建模进行动态特性仿真的方法已经不能满足需要。因此，利用AMESim、Matlab／Simulink等仿真软件对电液伺服控制系统进行动态仿真，对于改进系统的设计以及提高液压系统的可靠性都具有重要意义。 1 液压系统动态特性研究概述随着液压技术的不断发展与进步和应用领域与范围的不断扩大，系统柔性化与各种性能要求更高，采用传统的以完成执行机构预定动作循环和限于系统静态性能的系统设计远远不能满足要求。因此，现代液压系统设计研究人员对系统动态特性进行研究，了解和掌握液压系统动态工作特性与参数变化，以提高系统的响应特性、控制精度以及工作可靠性，是非常必要的。 1.1 液压系统动态特性简述液压系统动态特性是其在失去原来平衡状态到达新的平衡状态过程中所表现出来的特性，原因主要是由传动与控制系统的过程变化以及外界干扰引起的。在此过程中，系统各参变量随时间变化性能的好坏，决定系统动态特性的优劣。系统动态特性主要表现为稳定性（系统中压力瞬间峰值与波动情况）以及过渡过程品质（执行、控制机构的响应品质和响应速度）问题。液压系统动态特性的研究方法主要有传递函数分析法、模拟仿真法、实验研究法和数字仿真法等。数字仿真法是利用计算机技术研究液压系统动态特性的一种方法。先是建立液压系统动态过程的数字模型——状态方程，然后在计算机上求出系统中主要变量在动态过程的时域解。该方法适用于线性与非线性系统，可以模拟出输入函数作用下系统各参变量的变化情况，从而获得对系统动态过程直接、全面的了解，使研究人员在设计阶段就可预测液压系统动态性能，以便及时对设计结果进行验证与改进，保证系统的工作性能和可靠性，具有精确、适应性强、周期短以及费用低等优点。 1.2 仿真环境简介基于Matlab平台的Simulink是动态系统仿真领域中著名的仿真集成环境，它在众多领域得到广泛应用。Simulink借助Matlab的计算功能，可方便地建立各种模型、改变仿真参数，有效解决了仿真技术中的问题。Simulink提供了交互的仿真环境，既可通过下拉菜单进行仿真，也可通过命令进行仿真。虽然Simulink提供了丰富的模块库，但是在Matlab／Simulink下对液压系统进行建模及仿真需要做很多简化工作，而模型的简化使得仿真结果往往出现一定的误差。AMESim (Advanced Modeling Environment for Simulation of Engineering Systems)是法国IMAGINE公司开发的一套高级仿真软件。它是一个图形化的开发环境，用于工程系统的建模、仿真和动态性能分析。AMESim的特点是面向工程应用从而使其成为汽车、航天和航空等工业研发部门的理想仿真工具。研究人员完全可以用AMESim的各种模型库来设计系统，从而可快速达到建模仿真的最终目标，同时还提供了与Matlab、ADAMS等软件的接口，可方便地与这些软件进行联合仿真。