电液伺服阀的动态参数寻优
伺服阀控系统动态性能分析
伺服阀控系统动态性能分析伺服阀是一种常用于机电系统中的控制元件，被广泛应用于机械、汽车、航空、航天等领域。
伺服阀控系统的动态性能分析是评估伺服阀控制系统响应速度、稳定性和精度等方面的重要工作。
本文将介绍伺服阀控系统动态性能分析的基本原理和方法。
首先，动态性能分析需要建立伺服阀控制系统的数学模型。
伺服阀控制系统通常包括伺服阀本身、传感器、执行机构等组成部分。
通过建立这些组成部分之间的动力学方程，可以得到完整的伺服阀控制系统数学模型。
其次，动态性能分析需要确定系统的输入输出关系。
伺服阀控制系统的输入通常是控制信号，输出通常是输出位置或速度等物理量。
通过分析输入输出关系，可以揭示控制信号对系统输出的影响。
然后，动态性能分析需要通过实验或仿真等方法来获取系统的动态响应。
常用的实验方法包括开环实验和闭环实验。
开环实验是指直接输入控制信号，通过观察输出响应来评估系统的动态性能。
闭环实验是指在给定一个期望输出的情况下，通过调节控制信号来使系统输出接近期望输出，从而评估系统的动态性能。
仿真方法则是通过在计算机上建立数学模型，模拟系统的动态响应。
最后，动态性能分析需要对实验或仿真结果进行分析和评估。
常用的分析方法包括频率响应法和时域分析法。
频率响应法是指通过对系统输入输出信号的频率特性进行分析，得到系统的频率响应曲线，从而评估系统的频率特性。
时域分析法则是指通过对系统输入输出信号的时域波形进行分析，得到系统的响应时间、稳态误差等指标，从而评估系统的时域特性。
除了以上的基本原理和方法，还有一些其他的注意事项需要考虑。
首先，需要控制好实验或仿真的条件，如环境温度、控制信号的幅值等。
其次，需要对比分析不同参数或结构对系统动态性能的影响。
最后，需要根据实际应用需求，对系统的动态性能进行优化设计。
综上所述，伺服阀控系统动态性能分析是评估伺服阀控制系统响应速度、稳定性和精度等方面的重要工作。
通过建立数学模型，确定输入输出关系，进行实验或仿真，以及分析和评估结果，可以帮助优化伺服阀控制系统的性能。
电液伺服阀工作原理_电液伺服阀技术参数
电液伺服阀工作原理_电液伺服阀技术参数嘿，朋友们！今天咱们来唠唠电液伺服阀这个超酷的玩意儿。
你要是搞机械或者液压方面的工作，那肯定对它不陌生。
要是不太了解呢，也没关系，听我一一道来，保证你会觉得这东西特别有趣。
先来说说电液伺服阀的工作原理吧。
想象一下，电液伺服阀就像是一个超级智能的交通指挥官。
它有两个主要的输入信号，一个是电信号，就好比是交通指挥中心发来的指令；另一个是液压油，这就像是路上的车辆。
电信号一过来，就像指挥中心下达了特定的命令，比如说要让哪条路的车流量增大或者减小。
这个电信号作用在电液伺服阀内部的电磁部分。
这电磁部分就像是一个魔法棒，它能把电信号转化为机械运动。
你看啊，电磁力根据电信号的大小和方向，推动一个小阀芯或者挡板之类的部件。
这就好比魔法棒一挥，小木偶就开始动起来了。
这个小阀芯或者挡板的移动可不得了，它直接影响着液压油的流向和流量。
就像交通指挥官改变了路口的信号灯和道路的通行规则，液压油就得按照新的规则流动。
液压油通过电液伺服阀内部精心设计的通道，这些通道就像城市里规划好的道路一样，有进有出。
当阀芯或者挡板改变位置的时候，液压油通往不同的出口，从而驱动外部的液压执行机构，像液压缸或者液压马达。
这就像车辆根据新的交通规则到达不同的目的地，去完成各种各样的工作，比如举起一个很重的物体或者转动一个大轮子。
再说说电液伺服阀的技术参数，这可都是它的“身份证”信息呢。
其中一个重要的参数就是额定流量。
这额定流量就像一个人的饭量一样，告诉我们这个电液伺服阀在正常工作情况下能够允许通过多少液压油。
如果超过了这个额定流量，就好比一个人吃太多撑着了，电液伺服阀可能就会出问题，工作就不正常了。
还有一个参数叫响应频率。
这个怎么理解呢？就好比一个运动员的反应速度。
如果响应频率高，那就意味着电液伺服阀能够快速地根据电信号做出反应，就像一个反应超快的运动员，能迅速改变液压油的流动状态。
相反，如果响应频率低，那就像一个反应迟钝的人，在需要快速动作的时候就跟不上节奏了。
高频响电液伺服阀的静态与动态特性测试方法
高频响电液伺服阀的静态与动态特性测试方法引言：高频响电液伺服阀是一种广泛应用于工业自动化系统中的重要元件。
为了确保其正常运行和稳定性，需要对其静态与动态特性进行测试。
本文将介绍高频响电液伺服阀的静态与动态特性测试的具体方法。
第一部分：高频响电液伺服阀的静态特性测试方法静态特性测试是评估伺服阀性能的重要手段之一。
以下是高频响电液伺服阀静态特性测试的步骤和方法：步骤一：准备测试装置与仪器a. 确保测试装置能够提供足够的压力和流量，并且具备快速响应的能力。
b. 安装测试仪器，包括流量计、压力计和温度计等。
步骤二：测试前的准备工作a. 检查伺服阀的连接是否牢固，并进行必要的润滑和清洁。
b. 确定测试所需的工作条件，包括压力、温度和流量等。
步骤三：进行静态特性测试a. 断电，确保伺服阀处于关闭状态。
b. 通过调节控制仪对伺服阀进行一定的输入信号。
c. 测量伺服阀的流量、压力和阀芯位置等数据。
d. 循环进行不同输入信号的测试，记录测试数据。
步骤四：数据处理与分析a. 对测试得到的数据进行整理和处理。
b. 绘制流量-压力曲线和流量-阀芯位置曲线等图形。
c. 分析测试结果，评估伺服阀的静态特性表现。
第二部分：高频响电液伺服阀的动态特性测试方法动态特性测试能够评估伺服阀的响应速度和稳定性。
以下是高频响电液伺服阀动态特性测试的步骤和方法：步骤一：准备测试装置与仪器a. 确保测试装置能够提供足够的压力和流量，并具备高频响应的能力。
b. 安装测试仪器，包括快速采集系统、压力计和位移传感器等。
步骤二：测试前的准备工作a. 检查伺服阀的连接是否牢固，并进行必要的润滑和清洁。
b. 确定测试所需的工作条件，包括压力、温度和流量等。
步骤三：进行动态特性测试a. 通过控制系统向伺服阀输入一系列具有不同频率和振幅的信号。
b. 使用快速采集系统记录伺服阀的输出压力和阀芯位置等数据。
c. 观察测试数据，评估伺服阀的响应速度和稳定性。
步骤四：数据处理与分析a. 对测试得到的数据进行整理和处理。
3_电液伺服阀
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7）滑阀阀芯的动力学方程
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2 力反馈两级伺服阀的数学建模
8）方块图
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第3章 电液伺服阀
两级电液伺服阀
永磁动铁式力矩马达控制 两级液压放大器； 前置级：喷嘴挡板阀； 功率输出级：滑阀； 位置力反馈型； 流量伺服阀；
三、电液伺服阀工作原理
a
N
1
g
4
2
S
a 3
g N2
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1 永磁动铁式力矩马达工作原理 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。衔 铁两端与上、下导磁体(磁极)形成四个工作气隙①、②、⑤、 ①。两个控制线圈套在衔铁之上。
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2 力反馈两级伺服阀的数学建模
实验项目三 电液伺服阀的频率特性
实验项目三电液伺服阀的频率特性
实验目的：熟悉电液伺服动态特性实验台的测试原理和操作方法，掌握电液伺服阀动态特性的概念、意义和测试方法。
掌握对电液伺服阀频率特性的扫频法和统
计法测试和处理方法。
实验要求：
1、通过实验，对待测控制阀进行不同频率周期性电信号激励，测试电液比例控制阀的空载流量的动态响应，通过测试描绘出频率特性曲线。
2、学会运用扫频法、统计法对电液伺服阀的频率特性进行分析，掌握幅频特性、相频特性的含义和分析方法。
3、正确分析实验结果，对其中的某些环节产生的误差有一定的估计。
电液伺服阀的流体动力学特性分析
电液伺服阀的流体动力学特性分析首先，电液伺服阀的流体动力学特性受到几个重要参数的影响。
其中最重要的参数是：流量特性、压力特性、响应速度。
下面将对这几个参数进行详细的分析。
1.流量特性：电液伺服阀的流量特性是指其流出口的流量与进口压力之间的关系。
一般来说，电液伺服阀的流量特性可以分为线性和非线性两种情况。
线性流量特性意味着流出口的流量与进口压力成正比，而非线性流量特性则表示两者之间的关系不是简单的线性关系。
通常情况下，线性的流量特性更为理想，因为它能更好地满足系统的需要。
2.压力特性：电液伺服阀的压力特性是指其进口压力和出口压力之间的关系。
压力特性通常可以分为两种类型：过流和限流。
在过流特性下，无论进口压力如何变化，出口压力始终保持一个固定的值。
而在限流特性下，出口压力与进口压力之间的差值是一个常数。
压力特性的选择取决于具体的系统要求。
3.响应速度：电液伺服阀的响应速度是指它对输入信号的迅速响应能力。
响应速度与电液伺服阀的结构和性能有关，通常通过液压端口之间的流通面积和流通路径的设计来进行控制。
较快的响应速度使得系统能够更快地实现动作和控制，从而提高系统的性能和效率。
以上三个参数是电液伺服阀的流体动力学特性的重要指标，对于设计和使用电液伺服阀的工程师来说，理解和掌握这些特性是十分重要的。
在实际应用中，为了获得更好的流体动力学特性，人们通常会进行一些优化和改进。
例如，增加阀芯的直径和面积，可以改善阀的流量特性和响应速度；增加阀体的通道数量和改变其结构，可以改善阀的压力特性。
此外，人们还可以采用特殊的材料来制造电液伺服阀，以提高其耐磨性和耐腐蚀性，延长其使用寿命。
总之，电液伺服阀的流体动力学特性是其性能和功能的基础，对于液压系统的设计和控制至关重要。
研究和分析电液伺服阀的流体动力学特性，有助于优化和改进液压系统的性能，提高其工作效率和可靠性。
伺服阀的动态特性及响应时间分析
伺服阀的动态特性及响应时间分析伺服阀是一种用于控制液压系统中液压执行元件位置或速度的关键元件。
它具有高精度、高响应、高可靠性等特点，在现代工业领域中得到广泛应用。
本文将探讨伺服阀的动态特性以及其响应时间的分析。
首先，我们来了解伺服阀的动态特性。
伺服阀的动态特性指的是其在控制液压执行元件位置或速度过程中的响应能力。
伺服阀的动态特性主要包括以下几个方面：1. 响应速度：伺服阀的响应速度是指其在接收到控制信号后，控制指令能够快速传递到液压执行元件的位置或速度。
伺服阀的响应速度取决于其内部结构和液压系统的参数配置，如流量大小、阀口尺寸和流通路径等。
2. 稳定性：伺服阀在工作过程中应具有一定的稳定性，即在外部干扰或工作负载变化的情况下，能够保持输出位置或速度的稳定性。
伺服阀的稳定性主要受到调速器、阻尼器以及反馈传感器等因素的影响。
3. 动态精度：伺服阀的动态精度是指其在控制液压执行元件位置或速度时，实际输出与期望输出之间的偏差程度。
这取决于伺服阀的精确度以及控制信号与实际执行元件的实际响应之间的匹配程度。
接下来，我们来分析伺服阀的响应时间。
伺服阀的响应时间是指其从接收到控制信号到输出位置或速度达到稳定状态所需的时间。
影响伺服阀响应时间的因素主要包括以下几个方面：1. 内部结构：伺服阀的内部结构决定了其流通路径和流体动力学特性。
不同类型的伺服阀具有不同的响应时间，如直动式伺服阀响应时间较快，而角座式伺服阀响应时间较慢。
2. 流量调节器：伺服阀中的流量调节器能够控制流体的流量大小和方向。
流量调节器的设计和材料选择直接影响伺服阀的响应时间。
3. 控制信号传输延迟：伺服阀响应时间还受到控制信号传输延迟的影响。
这包括信号传输媒介的传导速度以及控制系统中的延迟时间。
为了提高伺服阀的响应时间和动态特性，可以采取以下措施：1. 优化阀口尺寸和流通路径设计，以减小流体的阻力和泄漏，从而提高伺服阀的响应速度和动态精度。
2. 使用高性能的流量调节器，并合理选择流量调节器的参数，以适应液压系统的工作条件。
伺服阀的分类及特点
伺服阀的分类及特点伺服阀（Servo Valve）是一种控制系统中常用的液压元件，主要用于精密液压传动系统中的流量和压力的精确控制。
它通过调节液压油的流量和压力，实现精确的位置、速度和力的控制，广泛应用于飞机、船舶、汽车、机床等领域。
伺服阀根据工作原理和结构特点的不同，可以分为两种主要类型：液动伺服阀和电液伺服阀。
液动伺服阀是一种传统的液压元件，主要由阀芯、阀座、油室、压力补偿以及电控元件等部分组成。
它的工作原理是通过调节阀芯与阀座之间的间隙，以控制液压油的流量和压力，从而实现相应的运动控制。
液动伺服阀具有以下特点：1. 高精度控制：液动伺服阀能够提供高精度的位置、速度和力的控制，其控制精度可以达到微米级，适用于对位置和速度要求较高的应用。
2. 快速响应：液动伺服阀具有快速的动态响应特性，能够实现高频率的控制，适用于对快速响应的系统要求。
3. 大功率输出：液动伺服阀具有较大的功率输出能力，能够承载较大的负载，适用于一些高功率的应用。
不过，液动伺服阀也存在一些局限性，如无法实现非线性控制和需要较为复杂的电控系统等。
与液动伺服阀相比，电液伺服阀是近年来液压技术发展的新型伺服阀。
电液伺服阀集成了传统液动伺服阀的液压元素和电控元素，并通过电磁比例机构实现对液压油流量的精确调节。
电液伺服阀具有以下特点：1. 高精度控制：电液伺服阀的控制精度高，可以实现微米级的位置和速度控制，适用于对精度要求较高的任务。
2. 简化结构：电液伺服阀将电控元件和液压元件集成在一起，结构相对简化，安装和维护较为方便。
3. 高性能：电液伺服阀具有良好的动态性能和稳定性能，在高速、高负载、高频率的运动控制中表现出色。
4. 非线性控制：相比液动伺服阀，电液伺服阀可以更加精确地实现非线性控制，适用于一些复杂的运动控制任务。
然而，电液伺服阀也存在一些缺点，如价格较高、电磁比例机构的灵敏度较低等。
总的来说，液动伺服阀适用于对功率输出和负载能力要求较高的应用，而电液伺服阀适用于对精度和动态性能要求较高的应用。
电液伺服阀检测业绩
电液伺服阀检测业绩1. 引言电液伺服阀（Electro-hydraulic servo valve，简称EHSV）是一种能够将电信号转换为液压能量的装置。
它在工业自动化控制领域具有广泛应用，常用于航空航天、机械制造、船舶工程等领域。
对于电液伺服阀的检测业绩的评估，能够有效判断其性能和稳定性，对确保系统的正常运行和提高生产效率具有重要意义。
本文将对电液伺服阀检测业绩进行详细介绍，包括测试方法、指标要求以及测试结果与分析等方面。
2. 检测方法2.1 静态性能测试静态性能测试是对电液伺服阀的基本特性进行评估的一种方法。
主要通过测量阀芯行程、阀口开度和阀口流量等参数来评估其稳定性和准确性。
常用的测试方法包括：•阀芯行程测试：通过施加指定电流信号，检测阀芯的运动范围和位置，评估其定位精度。
•开口压力测试：通过对阀口施加指定压力，测试阀口开度与压力的关系，评估其流量调整性能。
•阀口流量测试：通过测量在不同电流信号下的阀口流量，评估其流量控制精度。
2.2 动态性能测试动态性能测试是对电液伺服阀在不同工况下的响应速度和追随误差进行评估的一种方法。
常用的测试方法包括：•响应时间测试：通过施加阶跃电流信号，测量阀口的响应时间，评估其对输入信号的响应速度。
•追随误差测试：通过施加指定输入信号，测量阀口输出的实际流量和期望流量之间的误差，评估其控制精度和稳定性。
3. 指标要求对于电液伺服阀的检测业绩，一般需要满足以下指标要求：•阀芯定位精度：阀芯行程误差应小于设定值的5%。
•开口压力响应性能：在指定压力范围内，开口压力变化率应小于设定值的10%。
•阀口流量调整精度：阀口流量误差应小于设定值的5%。
•响应时间：在给定的阶跃输入信号下，阀口响应时间应小于设定值。
•追随误差：在给定的输入信号下，阀口输出的实际流量与期望流量之间的误差应小于设定值。
4. 测试结果与分析对于电液伺服阀的检测业绩，可将测试结果进行记录和分析，以便于后续的评估和改进。
电液伺服阀
电液伺服阀
电液伺服阀的分类 电液伺服阀的种类很多，根据它的结构和机能可作如下分类： 1）按液压放大级数，可分为单级伺服阀、两级伺服阀和三级伺服阀，其 中两级伺服阀应用较广。 2）按液压前置级的结构形式，可分为单喷嘴挡板式、双喷嘴挡板式、滑 阀式、射流管式和偏转板射流式。 3）按反馈形式可分为位置反馈、流量反馈和压力反馈。 4）按电-机械转换装置可分为动铁式和动圈式。 5）按输出量形式可分为流量伺服阀和压力控制伺服阀。 6）按输入信号形式可分为连续控制式和脉宽调制式。
电液伺服阀
• 零飘与零偏 伺服阀由于供油压力的变化和工作油温度的变化而引起的零位 （QL=pL=0的几何位置）变化称为零飘。零飘一般用使其恢复位所需加的 电流值与额定电流值之比来衡量。这一比值越小越好。另外，由于制造、 调整、装配的差别，控制线圈中不加电流时，滑阀不一定位于中位。有时 必须加一定的电流才能使其恢复中位（零位）。这一现象称为零偏。零偏 以使阀恢复零位所需加之电流值与额定电流值之比来衡量。 • 不灵敏度 由于不灵敏区的存在，伺服阀只有在输入信号电流达一定值时才会改变 状态。使伺服阀发生状态变化的最小电流与额定电流之比称为不灵敏度。 其值愈小愈好。
电液伺服阀
由于采用了力反馈，力矩马达基本上在零位 附近工作，只要求其输出电磁力矩与输入电流成 正比（不象位置反馈中要求力矩马达衔铁位移和 输入电流成正比），因此线性度易于达到。另外 滑阀的位移量在电磁力矩一定的情况下，决定于 反馈弹簧的刚度，滑阀位移量便于调节，这给设 计带来了方便。 采用了衔铁式力矩马达和喷嘴挡板使伺服阀 结构极为紧凑，并且动特性好。但这种伺服阀工 艺要求高，造价高，对于油的过滤精度的要求也 较高。所以这种伺服阀适用于要求结构紧凑，动 特性好的场合。
电液伺服阀 2、液压部分 分别依次排除以下故障的可能性：油压管道和油缸内有空气、液压油污染、油缸 内漏严重、控制油路和主油路压力不稳定。最后认定是伺服阀本体故障。更换伺服 阀先导部分．开机正常。 经拆开检查，发现力矩马达导磁体与衔铁缝隙中有许多金属屑，相当于减小了衔 铁在中位时的每个气隙长度g。根据《液压控制系统》的分析结论：当|x/g |>1／3时(x 为衔铁端部偏离中位的位移)，衔铁总是不稳定的。因此认为液压系统中的金属屑被 吸附在永磁体上，减小了气隙长度g，破坏了力矩马达原有的静态特性，是本次故障 的根本原因。 维护措施 针对本次故障原因，以及分析的其他可能，采取了以下措施： 1、定期更换油路滤芯，清理变质油 由于此次故障由液压油中金属污染造成，因此定期更换该系统油路中的滤芯，放 掉滤油器中存油，可防止污物进入伺服阀，有效的防止故障发生，延长伺服阀的运 行时间。 力矩马达和先导阀完全浸泡在与回油相通的油液里，位置又处于管道的盲端，所 以该处的油液几乎不流动，易氧化变质，因此需定期放掉变质的液压油。
电液伺服阀介绍
伺服阀工作原理
• 在力矩马达中，安 装有环绕在衔铁四 周的永久磁铁磁轭
伺服阀工作原理
• 在力矩马达线圈中 输入电流会激励磁 衔铁，应引起衔铁 倾斜，衔铁倾斜方 向由电流的极性来 确定（正或负）， 倾斜程度则取决于 电流大小
伺服阀工作原理
• 衔铁倾斜会使挡板 更靠近一个喷嘴， 而远离另一个喷嘴 ； • 这样就会使主阀芯 两端控制腔中压力 产生压差。
伺服阀结构
伺服阀结构
特点
采用双线圈、四气隙、对称式干 式力矩马达 两级液压放大器结构 前置级为无摩擦的双喷嘴挡板阀 阀芯驱动力大 阀芯对称式设计 动态响应性能高，频率响应:300Hz 结构坚固，使用寿命长 压力高：315bar 高分辨率，低滞环 可更换的控制油过滤器
伺服阀阀体
伺服阀结构从阀体开始
电液伺输入至系统的小功率控制电信号 转变为阀芯的运动，而阀芯的运动又去控制流向液 压执行元件的压力能（压力和流量），实现电液信 号的转换和放大以及对液压执行元件的精确控制。 伺服阀是电液伺服系统的核心元件。 • 伺服阀的特点：伺服阀有机地结合了精密机械、电 子技术和液压技术；具有控制精度高、响应快、体 积小、结构紧凑、功率放大系数高、直线度好、死 区小、灵敏度高、动态性能高等特点。已广泛应用 于各种液压伺服系统中。
伺服阀工作原理
• 从而引起主阀芯移 动，伺服阀有流量 输出，随着主阀芯 的移动，当两个控 制腔中的压力相等 时，挡板又处于中 间位置，这是主阀 芯停止移动。
伺服阀技术参数
• 流量增益： • 阀套开有矩形通流窗口，它与主阀芯构 成控制阀口，此控制阀口开口的大小由 输入电流值来决确定，流量增益（单位 阀芯位移对应的流量）由该矩形窗口宽 度决定。在输入电流100%，阀压降70bar 时，流经阀的流量是一个确定值，在此 情况下，若进一步增大流量增益，将使 阀体通流饱和而流量曲线弯折。
伺服阀的特性及性能参数精
伺服阀的特性及性能参数精伺服阀是一种控制系统的基本元件，主要用于调节和控制液压系统中的液压压力、流量和方向。
其特性和性能参数对于液压系统的性能和控制精度有着重要影响。
下面将从特性和性能参数两个方面介绍伺服阀的特点和精度。
一、伺服阀的特性：1.高控制精度：伺服阀通过调节流量或压力来控制液压系统的动作，能够实现高精度的控制，达到毫米级的位置控制和微米级的压力控制。
2.快速响应速度：伺服阀具有较快的响应速度，可以在毫秒级别内完成响应动作，快速调节液压系统的工作状态。
3.稳定性好：伺服阀采用了先进的液压控制技术，具有较高的控制稳定性，能够保持较好的工作状态和控制精度。
4.可编程性强：伺服阀可以通过编程实现不同的控制策略，适应不同的应用需求，可以实现复杂的控制算法和动作序列。
5.可靠性高：伺服阀采用了高品质的材料和先进的制造工艺，具有较高的可靠性和耐久性，能够在恶劣的工作环境下长时间稳定工作。
1.压力范围：伺服阀的工作压力范围通常在0-70MPa之间，不同型号和规格的伺服阀有不同的工作压力范围。
2. 流量范围：伺服阀的流量范围通常在0-1500L/min之间，不同型号和规格的伺服阀有不同的流量范围。
3.过载能力：伺服阀的过载能力是指在承受额定压力时能够承受的额外冲击负载能力，一般情况下，过载能力越高，伺服阀的可靠性和稳定性越好。
4.响应时间：伺服阀的响应时间是指从输入控制信号到阀芯动作完成所需的时间，一般情况下，响应时间越短，伺服阀的控制精度越高。
5.稳定性：伺服阀的稳定性是指在工作过程中，其输出性能是否稳定，不受外界干扰影响。
稳定性好的伺服阀具有较高的抗干扰能力和抗波动能力。
6.温度通用性：伺服阀的温度通用性是指在不同温度下，其性能是否稳定。
一般情况下，伺服阀的温度通用性越好，其性能稳定性越高。
7.控制精度：伺服阀的控制精度是指其能够实现的位移、压力和流量控制的精度。
一般情况下，控制精度越高，伺服阀的控制效果越好。
第八次课 电液伺服阀的性能参数
不对称度——（用两者之差 对其中较大者的百分比表示）
不对称度= S1 S2 100% S1
不对称度
两个极性名义流量增益 的不一致程度，通常小 于10%。
非线性度：
定义：表示流量曲线的不直线性。 意义：它是名义流量曲线与名义流量增益曲 线最大偏差电流偏差，以额定电流的百分比表 示） 非线性度通常小于7.5%。
压力特性
内泄漏特性
1 负载流量特性（压力-流量特性）
定义：输入不同电流时对应的流量与负载压力 构成的抛物线簇曲线。
意义：负载流量特性曲线完全描述了伺服阀的 静态特性，表示在稳态时，输入电流、负载流 量和负载压降三者之间的函数关系。
作用：用来确定伺服阀的类型和估计伺服阀的 规格，以便于所要求的负载流量和负载压力相 匹配。
由流量曲线和 名义流量曲线 就可以得到阀 的额定电流和 额定流量值。
输出流量与输入电 流呈回环状的函数 曲线
流量曲线
名义流量曲线
流量曲线的中点轨迹；当 滞 环很小时，也可以把流量曲 线的一侧看作是名义流量曲 线。
额定流量 qn
额定电流
In
In
额定电流
qn 额定流量
原因： 1）力矩马达磁路的 磁滞（输入信号小， 磁滞回环小）； 2）伺服阀中的游隙 （机械固定处的滑动， 阀芯与阀套的摩擦力， 油的清洁度）
电液伺服阀的阀系数
特点：内泄漏量随输入电流变化，当阀处于零位 时最大。
作用：该指标可衡量新阀的制造质量，反映旧阀 的磨损情况。
两级伺服阀的内泄漏量由先导级的泄露流量和功率级 的 泄露流量两部分组成。
阀的内泄漏流量特性曲线
影响阀的响应速度
增大重叠，会 产生死区，并 导致阀淤塞， 造成滞环和分 辨率增大
第5章电液伺服阀
二、永磁力矩马达
2、力矩马达的电磁力矩
通过力矩马达的磁路分析可以求出电磁 力矩的计算公式。从磁路分析知电磁力 矩是非线性的，因此为保证输出曲线的 线性，往往设计成可动位移和气隙长度 比小于三分之一，控制磁通远远小于极 化磁通。 应用 ：动铁式力矩马达输出力矩较小，适 合控制喷嘴挡板之类的先导级阀。
线圈产生极化磁场。电气控制信号通过控制线圈产生控制磁场，两个磁场 之间相互作用产生与控制信号成比例并能反应控制信号极性的力或力矩， 从而使其运动部分产生直线位移或角位移的机械运动，因而也称为力矩马 达。
一、力矩马达的分类及要求
分类：
1)根据可动件运动：直线位移式和角位移式（力马达、力矩马达）。 2)按可动件结构：动铁式和动圈式（可动件是衔铁、、控制线圈）。 3)按极化磁场：非激磁式、固定电流激磁和永磁式三种。
五 力反馈两级电液伺服阀
动圈式单级电液伺服阀原理图 1－磁铁 2－导磁体 3－十字弹簧 4 控制杆 5－滑阀阀心 6－阀体 7－控制线圈 8－框架
当信号电流通过控制线圈时，载流线圈在磁场中产生的电磁力，通过控 制杆与十字弹簧的反力平衡，阀心移动相应的位移，从而使阀输出相 应的流量。
五 力反馈两级电液伺服阀
阀控液压缸传递函数：
Kq Xp Xv s( Ap s2 2 h s 1)
2
h
按反馈形式分类：
可分为滑阀位置反馈、负载流量反馈和负载压力反馈三种。
按力矩马达是否浸泡在油中分类：
湿式：可使力矩马达受到油液的冷却，但油液中存在的铁污物使力 短马达持性变坏； 干式：则可使力矩马达不受油液污染的影响，目前的伺服阀都采用 干式的。
5.2 电气－机械转换器
电气—机械转换器：利用电磁原理工作的。它由永久磁铁或激磁
力反馈二级电液伺服阀的动态特性分析
力反馈二级电液伺服阀的动态特性分析摘要电液伺服阀是闭环控制系统中最重要的一种伺服控制元件，它能将微弱的电信号转换成大功率的液压信号（流量和压力）。
现在我们将电液伺服阀装置中加上一个具有力反馈作用的控制阀，这样就得到了力反馈二级电液伺服阀。
此种伺服阀不仅具有电液伺服阀的优点，还具有了闭环系统中的反馈功能，使得阀体的反应速度更快，稳定性更高，灵活性更强。
用它作转换元件组成的闭环系统称为力反馈电液伺服系统。
力反馈电液伺服系统用电信号作为控制信号和反馈信号，灵活、快速、方便；用液压元件作执行机构，重量轻、惯量小、响应快、精度高。
对整个系统来说，力反馈电液伺服阀是信号转换和功率放大元件；对系统中的液压执行机构来说，力反馈电液伺服阀是控制元件。
阀本身也是个多级放大的开环电液伺服系统，提高了伺服阀的控制性能。
当阀体中有流量和压力的微小变化时，就能准确分析出阀体的工作状况，这样我们就对阀体进行了动态特性分析。
关键词：力反馈，开环系统，电液伺服阀，动态特性1 力反馈二级电液伺服系统的分类力反馈电液控制系统是电液伺服系统的一大类，简称为力控制系统。
按在工程上的作用可以分为施力系统和加载系统两类。
施力系统或称力控制系统主要是对静止构件施以一定规律或是随机的外力。
按其输出量的不同，可以分为驱动力控制系统和负载力的控制系统。
加载控制系统是对某些运动构件施以一定规律的载荷。
一般，所加载荷与构件的运动量有关。
按其加载工作方式不同，可以分为加载式加载系统和阻力式加载系统。
2 施力系统中力反馈二级电液伺服阀得特性分析图12.1特性方程与传递函数图1是在施力系统中的力反馈二级电液伺服阀，下面我们对此系统进行分析。
参考上图，借用阀控系统的分析结果有：K q X—A^ 呱KP Lq dt 2卩dt或者K q X^ A S Y (V o s K m) P L①20由于力传感器装在施力杆端(不计施力杆和构件支承的结构柔度) ，活塞杆上受力即是驱动力。
电液伺服阀的工作原理
电液伺服阀的工作原理电液伺服阀的工作原理000电液伺服阀电液伺服阀既是电液转换元件，又是功率放大元件，它能够把微小的电气信号转换成大功率的液压能（流量和压力）输出。
它的性能的优劣对系统的影响很大。
因此，它是电液控制系统的核心和关键。
为了能够正确设计和使用电液控制系统，必须掌握不同类型和性能的电液伺服阀。
伺服阀输入信号是由电气元件来完成的。
电气元件在传输、运算和参量的转换等方面既快速又简便，而且可以把各种物理量转换成为电量。
所以在自动控制系统中广泛使用电气装置作为电信号的比较、放大、反馈检测等元件；而液压元件具有体积小，结构紧凑、功率放大倍率高，线性度好，死区小，灵敏度高，动态性能好，响应速度快等优点，可作为电液转换功率放大的元件。
因此，在一控制系统中常以电气为“神经”，以机械为“骨架”，以液压控制为“肌肉”最大限度地发挥机电、液的长处。
由于电液伺服阀的种类很多，但各种伺服阀的工作原理又基本相似，其分析研究的方法也大体相同，故今以常用的力反馈两级电液伺服阀和位置反馈的双级滑阀式伺服阀为重点，讨论它的基本方程、传递函数、方块图及其特性分析。
其它伺服阀只介绍其工作原理，同时也介绍伺服阀的性能参数及其测试方法。
一电液伺服阀的组成电液伺服阀在电液控制系统中的地位如图1所示。
电液伺服阀包括电力转换器、力位移转换器、前置级放大器和功率放大器等四部分。
1.1 电力转换器包括力矩马达（转动）或力马达（直线运动），可把电气信号转换为力信号。
1.2 力位移转换器包括钮簧、弹簧管或弹簧，可把力信号变为位移信号而输出。
1.3 前置级放大器包括滑阀放大器、喷嘴挡板放大器、射流管放大器。
1.4 功率放大器——滑阀放大器由功率放大器输出的液体流量则具有一定的压力，驱动执行元件进行工作。
图1 电液控制系统方块图电液伺服阀的分类电液伺服阀的种类很多，根据它的结构和机能可作如下分类：1）按液压放大级数，可分为单级伺服阀、两级伺服阀和三级伺服阀，其中两级伺服阀应用较广。
伺服阀的特性及性能参数(精)
伺服阀的特性及性能参数(精)第三节 伺服阀的特性及性能参数一．伺服阀规格的标称电波伺服阀的规格用额定电流I n 额定压力np 和额定流量nQ 来标称。
额定电流系产生额定流量所需的任一极性的输入电流，它与压力或力矩马达两个线圈的连接形式（单接、串联、并联或差动连接）有关。
额定压力系产生额定流量的供油压力。
额定流量有两种定义方法：1) 以额定空载流量0Q 作为额定流量，即以额定电流、额定压力下，负载压力为零时的空载流量来标称额定流量ρρs n xi d s vm d p I WK C p Wx C Q 220==式中 ρ2xi d WK C K = xi K -----以I 为输入、v x 为输出的伺服阀增益，m/A 。
2) 以规定负载压下的负载流量LQ 作为额定流量，即以额定电流、额定压力和规定阀上压降v p 下的负载流量来标称额定流量v n L s n L s vmd L p KI p p KI p p Wx C Q =-=-=)()(2ρ式中 L s v p p p -=…………阀上总压降，Pa 。
为了得到最低的输出功率，常取32s L p p =。
由于高压伺服阀多为21=s p Mpa ，中压伺服阀为6=s p MPa （或6.3 MPa ）,于是7=v p 或2 MPa 。
所以许多伺服阀常以v p 为7或2MPa 时的负载流量来标称额定流量。
对于四通阀来说，单个阀口的压降p∆为阀上压降的一半，因此也有一些中压伺服阀以规定阀口压降p ∆＝1MPa 时的负载流量来标称额定流量。
可见，不能笼统地谈额定流量，一定要明确是哪种定义及条件下的额定流量。
选用或代用伺服阀时尤其要注意这一点。
〔实例〕某引进设备的钢带自动跑偏控制系统，实际油源压力 4.5MPa ，采用阀口引进p ∆＝1MPa 时负载流量L Q ＝20L/min 的伺服阀。
现要改用额定压力3.6=s p MPa 的国产伺服阀，问代用阀的额定控制流量应多大？注意，系统实际油源压力为4.5 MPa ，因为伺服阀的实际使用压力可以等于，也可以低于其额定压力。
伺服阀与比例阀(2)
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。
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电液伺服阀的动态参数寻优花克勤(上海应用技术学院,上海200235)摘要:在应用系统辨识法对电液伺服阀的动态数学模型进行精确确定的基础上,本文用最优设计的方法,对决定电液伺服阀动态性能的6个基本参数施行了多种组合的参数优化。
通过计算机计算的优化结果表明,现有QDY型电液伺服阀的参数设计不是最优的。
若通过改进参数后,在保证稳定性的前提下,电液伺服阀的快速性还可有较大提高。
此种优化方法亦可推广到其他元件或系统的分析设计中去。
关键词:伺服阀;参数;优化中图分类号:TH134文献标识码:A文章编号:1001-3881(2004)10-147-3The Parameters Optimization of the Electro-hydraulic ServovalveHUA Ke-qin(Shanghai Institute of Application Technology,Shanghai200235,China) Abstract:In order to improve the dynamic performances of electro-hydraulic servovalve,some practical schemes were discussed to reach the optimization of valve parameters on the basis of precisely determining the dynamic mathematical model of electro-hyd raulic servovalve by the method of identification.For the comparison of performances,the six basic dynamic parameters of electro-hydraulic servovalve were divided into several combinations in the puting results suggest that present parameter design of QDY electro-hydraulic servovalve is not most opti mal,if the parameter design is improved,the frequency response of electro-hydraulic servovalve can be increased stably on a large scale.Keywords:Servovalve;Parameter;Optimization电液伺服阀是高性能机械控制系统中的核心元件,如何精确掌握其动态特性是提高控制系统动态品质指标的一个重要因素。
本文在进行研究之前,已经用正弦、脉冲、伪随机信号对电液伺服阀的动特性进行了试验和辨识。
在以试验法精确确定伺服阀的数学模型的基础上,本文进一步对影响伺服阀动特性的动态参数进行了优化。
控制系统的最优设计可分为参数优化和函数优化两类。
本文所涉及的优化仅为参数最优化,即在控制对象和系统的结构形式已确定的情况下,修改、调整某些结构参数,使某个或某些性能指标达到最佳。
从数学角度来讲,这样的参数寻优是不随时间变化的,故为静态寻优或称参数最优化。
若设系统的数学模型为W=F(A,x,t),其中W为m维状态变量; x为n维被寻优参数矢量;t为时间变量;A为被寻优参数x之外的参数矢量。
要求在满足约束条件:H (x)F0,q维,G(x)=0,p维时,找到一组参数x =x*,使寻优的目标函数值Q(x)=Q(x*)y min。
1优化目标函数的确定原则从对电液伺服阀辨识出发,对其结构进行参数优化的过程遵循了这样的规律:对阀进行试验)))计算机辨识确定数学模型)))定出数学模型中各系数的结构表达式(其中关键是反导出系统中某些软参量的精确值,如粘性阻尼系数B A,这种精确值往往是无法由理论公式计算得到的))))参数优化)))修改原来不合理的结构参数)))制造新阀)))进一步检验其最优性。
本文所进行动态模型辨识和优化的具体对象是国产QDY型电液伺服阀,为力反馈型两级电液伺服阀,其额定压力p R=210@105Pa,额定流量Q R =30L/min,额定输入电流I R=30mA。
对于电液伺服阀的优化目标函数Q的确定,严格地说是一个较复杂的问题,主要是各参数往往互相牵制所致。
若以改善动态指标为目标,往往会产生快速性好了而结构强度不够等类型的矛盾,在强调动态指标时,各种动态指标又不能面面兼顾。
因此,只能统筹考虑。
本文主要考虑了改善伺服阀的动态指标,并选取了最有工程实际意义的主要动态指标,即快速性和稳定性,且以稳中求快的数学表达式作为目标函数。
从频率法看,当阻尼比F=01707(F对应于前述G(x),p=1维)时,系统具有最好的稳定裕量。
所以在此前提下,确定优化的目标函数为二阶振荡系统的谐振频率X=X ma x(一般的优化算法只能处理求解最小值问题,此时只要令-X=-Xmi n即可解决)。
在这样的目标函数下,必须统筹兼顾的主要问题是:静态的结构合理性和经济性,如组件不宜太笨重、零位泄漏不能太大等;制造上的可行性及结构参数的极限性和线性度,如加工不至于太复杂,磁通不至于非线性饱和等。
解决这个问题最简便的方法是对被寻优各参数给定一个合理的选取范围,而这个范围在数学上只需列一个简单的不等式组,即约束条件:H(x)F 0,q维即可。
众所周知,求解大型优化问题必须借助于数字计算机。
经过反复编程、筛选、修改、试用,采用可变容差法(也称伸缩保差法,THE FLEXIBLE TOLERE-ANCE METHOD)作为优化算法,并用适当的计算机语言作为求解参数的算法程序,在计算机上进行计算。
计算机运行过程及结果表明,该程序具有输入简单方便、通用性强及输出结果清楚明了(除输出优化结果外,还输出中间步骤、优化偏差等参考数据)等优点。
输入时,除输入目标函数等式与不等式约束外,还需输入设计变量数N ,等式约束方程数M ,约束方程总数P,给定的正规初始单纯形边长T 以及控制收敛精度Epsion 等。
程序框图如图1。
图12 优化目标函数的确定原则为进行多种比较,以便对修改伺服阀的结构参数有一个选择的余地。
根据阀的不同形式的动态数学模型,本文分别选取了多种形式组合的变量组作为被寻优参数。
由辨识而确定出其动态模型的QD Y 阀是以1/4额定电流作为输入基准电流。
在此仅举将电液伺服阀作为三阶模型来优化处理的一种情况来讨论。
设阀的三阶动态数学模型为x y $I =K tK f (C +b)(s K M f +1)(s 2X 2m f +2F m fX mfs +1)(1)其中固有频率X m f =K an +K f (C +b)2J A(2)阻尼比F mf =B a2J a K an +K f (C+b)2(3)式中:K t );K f )反馈杆刚度;J a )衔铁及加在其上的转动惯量;图2B a )粘性阻尼系数。
其余各项见图2。
由三阶系统的稳定性判据K M fX m f F 2N m f 得知,惯性环节因子K M f 是严格地受二阶固有频率X mf 制约的,而K M f 又由系统的主导环节(即系统的频宽)所决定的。
所以,本文对三阶模型进行优化是通过进一步提高X mf 值来改进阀的参数,以提高K M f 值,由此提高阀的频宽。
对三阶模型进行优化分两种情况。
211 取三个被寻优参数(三变量)取变量:x 1=K a +K m (原本应取K an 为变量,因K an =K a +K m -8P C 2d f p s x f o C 2中,右式第三项为常量,取K an 为变量与取K a +k m 为变量是等价的),其中K a 为扭转弹簧刚度;K m 为磁弹簧刚度,为负值。
x 2=x f 0其中:x f 0为零位时喷咀到挡板的距离。
x 3=K f其中:K f 为反馈杆弹簧刚度。
目标函数:-X m f =-K an +K f (C +b)2J a =min等式约束为:N mf =B a 2J aK an +K f (C +b)2=01707不等式约束为:10F x 1F 400010015F x 2F 0103 115F x 3F 10上述变量全部采用工程制单位,即N,c m,s,rad 等。
经过技术处理,再代入初始变量值后便能上机解题。
需要说明的是,软参量B a 是由辨识得到的结果,并参阅文献[1~4],从表达式中反导出来的。
如果没有试验和辨识,粘性阻尼系数B a 是不可能被精确确定的。
由式(3)的分析得知,其初始结构参数J a =3@10-5N #cm #s 2K an =30313N #cm #rad -1(经计算得出)K f =30N #cm -1C =1107c mb =117cm阻尼比F mf 由辨识得出为01947。
从而导出粘性阻尼系数B a =012022s #N #cm #rad -1。
计算结果x *1=013398196E+02=(K a +K m )*x *2=011001520E-01=x *f 0x *3=019902014E+01=K *f 目标函数值X mf max =44211346rad/s=7041034Hz 与阀的原参数比较:(1)原阀K a =900N #c m #rad -1-K m =20136@10-8@(a/g)2<2g R g=5631539521N #cm #rad -1其中:<g 为中位气隙磁通;R g 为中位气隙磁阻;g 为中位气隙宽度;a 见图2。
则(K a +K m )原=336146N #cm #rad -1,与(K a +K m )*相差甚微,所以此参数可不必改动。
(2)原阀x f 0=01003c m ,x *f 0=0101cm ,则应加大x f0原到x *f 0。
(3)原阀K f原=30N #c m #rad -1,优化后K *f =99N #c m #rad -1,需加大K f 原到K *f 。
综上计算分析,当其他结构参数不动时,将x f 0、K f原调整到优化值x *f 0和K *f ,经计算便可达到X *mf =44211346rad/s=7041034Hz 。
而在优化前,由辨识得出X m 原=2060131rad/s=32719Hz ,F m f 原=01947,K M f 原=8418Hz (其中X m f 原、K M f 原与计算值基本一致)。
优化后,K M f 的允许值为K M f =2F *mf #X *m f =995Hz 。