电液比例与伺服控制期末考试大题
广工---电液系统及控制考试题及答案
电液系统及控制考试题一、简略设计应用电液比例阀控制的速度控制回路。
画出原理图并加以说明。
该液压控制系统由控制计算机、比例放大器、电液比例方向阀、液压泵、液压缸、基座、负载、位移传感器和，数据采集卡组成，如图1所示。
图1 电液比例阀控制的速度控制回路液压系统采用定量泵和溢流阀组成的定压供油单元，用电液比例方向阀在液压缸的进油回路上组成进油节流调速回路，控制活赛的运行速度。
位移传感器检测出液压缸活塞杆当前的位移值，经A/D 转换器转换为电压信号，将该电压信号与给定的预期位移电压信号比较得出偏差量，计算机控制系统根据偏差量计算得出控制电压值，再通过比例放大器转换成相应的电流信号，由其控制电液比例方向阀阀芯的运动，调节回路流量，从而通过离散的精确位移实现对负载速度的精确调节。
二、说明使用电液闭环控制系统的主要原因。
液压伺服系统体积小、重量轻，控制精度高、响应速度快，输出功率大，信号灵活处理，易于实现各种参量的反馈。
另外，伺服系统液压元件的润滑性好、寿命长；调速范围宽、低速稳定性好。
闭环误差信号控制则定位更加准确，精度更高。
三、在什么情况下电液伺服阀可以看成震荡环节、惯性环节、比例环节？在大多数的电液私服系统中，伺服阀的动态响应往往高于动力元件的动态响应。
为了简化系统的动态特性分析与设计，伺服阀的传递函数可以进一步简化，一般可以用二阶震荡环节表示。
如果伺服阀二阶震荡环节的固有频率高于动力元件的固有频率，伺服阀传递函数还可以用一阶惯性环节表示，当伺服阀的固有频率远远大于动力元件的固有频率，伺服阀可以看成比例环节。
四、在电液私服系统中为什么要增大电气部分的增益，减少液压部分的增益？在电液伺服控制系统中，开环增益选得越大，则调整误差越小，系统抗干扰能力就越强。
但系统增益超过临街回路增益，系统就会失稳。
在保持系统稳定性的条件下，得到最大增益。
从提高伺服系统位置精度和抗干扰刚度考虑，要求有较高的电气增益K P，因此，液压增益不必太高，只要达到所需要的数值就够了。
2016-3《机电液控制系统》液压伺服控制专题 重点习题解答提要
设计计算综合应用补充：（典型） 液压仿形刀架的计算与分析举例：
液压仿形刀架是一种机液伺服系统，如图所示。已知：伺服阀的面积梯度为 9.4 cm，流量系 数为 0.6，油液密度 ρ = 860kg / m ，供油压力为 2.5M Pa , 油液弹性模量 K = 7 × 10 N / m ， 仿形刀架受恒定切削力F=4600N， 仿形速度为0.002m/s， 杠杆比 i = 0.5，工作部件质量M=30kg，液压缸工作面积为： 38.5 cm ，液压缸最大行程 为11cm，设阻尼比为 0.3，流量系数为 0.6，刚性系数 K F = 31.8 × 10 N / cm ，分析仿 形刀架的性能，要求写出传递函数表达式，计算稳定裕量和静态误差。
所以最大开口量 x0 m = 67 ⋅ ω = 67 ⋅ π ⋅ d
xom = 0.32mm
习题 2-20（王春行版 54 页） 解答提要及答案：代入公式并移项，得：
DN =
16 qc 2Cdf ⋅ π ⋅ ps ρ
= 0.438mm
所以： X f 0 = 0.438 /16 = 0.0273mm 双喷嘴挡板阀在零位时通过固定节流口和喷嘴处流出的流量相等， 当控制压力等于供油压力 的一半 p1 =
ps ρ
K q0 = Cdf π DN
ps
ρ
= 0.1968 m 2 / s
参考：比例教材，习题 2-5（仅数据不同） 41 页: 无因次公式推导补充举例：已知：理想零开口四边滑阀的压力—流量方程，根据：电液比例 与伺服控制 （教科书）2-36
qL = Cd Wxv
1
ρ
( ps −
xv pL ) xv
习题 2-19（王春行版 54 页） 解答提要及答案：零开口四边滑阀的流量增益：
第十章电液伺服与比例控制简介习题
一、选择题1. 电液位置伺服系统中采用滞后校正可以_____；采用速度校正可以________;采用加速度校正可以________A 、提高频宽B 、提高稳定性C 、提高阻尼比二、简答题1. 什么是机液伺服系统？机液伺服系统有什么优缺点?2. 为什么机液伺服系统多用在精度和响应速度要求不高的场合？3. 为什么常把机液位置伺服系统称作力放大器或助力器?4. 为什么在机液位置伺服系统中，阀流量增益的确定很重要?5. 低阻尼对液压伺服系统的动态特性有什么影响?如何提高系统的阻尼，这些方法各有什么优、缺点?6. 考虑结构刚度的影响时，如何从物理意义上理解综合刚度?7. 考虑连接刚度时，反馈连结点对系统的稳定性有什么影响?8. 反馈刚度和反馈机构中的间隙对系统稳定性有什么影响?9. 为什么机液位置伺服系统的稳定性、响应速度和控制精度由液压动力元件的特性所决定？10. 电液伺服阀由哪几部分组成?各部分的作用是什么？11. 力矩马达为何要有极化磁场?12. 永磁动铁式力矩马达的电磁力矩是如何产生的？为什么会出现负磁弹簧刚度？13. 为什么把t K 、m K 称为中位电磁力矩系数和中位磁弹簧刚度？14. 为什么动圈式力马达没有磁弹簧刚度?这种力马达有什么特点？15. 为什么喷嘴挡板式力反馈两级伺服阀在稳态时，挡板在中位附近工作？有什么好处？16. 如何提高力反馈伺服阀的频宽，提高频宽受什么限制？17. 为了减小力矩马达线圈电感的影响，应采取什么措施?18. 在什么情况下电液伺服阀可看成振荡环节、惯性环节、比例环节？19. 为什么力反馈伺服阀流量控制的精确性需要靠功率滑阀的精度来保证?20. 压力伺服阀与压力—流量伺服阀有什么区别?21. 压力—流量伺服阀与动压反馈伺服阀有什么区别?22. 考虑伺服阀的动态时，如何用频率法分析系统的动态特性？23. 有哪些因素影响系统的稳态误差?24. 在电液伺服系统中为什么要增大电气部分的增益，减小液压部分的增益?25. 开环增益、穿越频率、系统频宽之间有什么关系？26. 未加校正的液压伺服系统有什么特点?27. 为什么电液伺服系统一般都要加校正装置，在电液位置伺服系统中加滞后校正、速度与加速度校正、压力反馈和动压反馈校正的主要目的是什么？28. 电液速度控制系统为什么一定要加校正，加滞后校正和加积分校正有什么不同?29. 在力控制系统中负载刚度对系统特性有何影响?影响了哪些参数?30. 力控制系统和位置控制系统对伺服阀的要求有什么不同？为什么?31. 在确定执行元件主要规格尺寸时，对位置和速度控制系统为什么要限定s L P P 32？在力控制系统是否也受此限制，为什么?32. 如何确定伺服阀的规格?33. 选择反馈传感器时应注意哪些问题?34. 在设计系统时，可采用哪些方法确定系统的开环增益?35. 伺服系统对液压能源有哪些要求?如何选择液压伺服系统的液压能源？36. 简述300四辊轧机弯辊压力伺服控制系统的组成。
电液比例与伺服控制期末考试大题
1、已知Ps=5MPa，负载力F=1000N，移动速度为v=0.1m/s，活塞直径D=70mm，活塞杆直径d=50mm，流量系数Cd=0.7，采用零开口滑阀，矩形全周开口，阀芯台肩直径dv=2mm，阀芯最大位移Xvm=1mm，油液密度为883kg/m3，试确定此阀控对称缸系统能否正常工作？2、控制双出杆油缸的零开口四通滑阀，全周开口，阀芯直径d=12mm，供油压力Ps=4Mpa，动力粘度µ=1.4×102-Pa.s,径向间隙r=5×106-m，流量系数Cd=0.62，油液密度ρ=900kg/m3。
（1）计算阀的三个零位阀系数（其中压力增益K0p和压力流量系数K0c按经验公式计算）；（2）如果负载压力P L=2.6MPa，负载流量Q L=16L/min，计算三个阀系数。
3、阀控液压缸系统，液压缸面积Ap=150×104-m2，活塞行程L=0.8m，阀至液压缸的连接管道长度l=2m，管道截面积a=1.77×104-m2，负载质量mt=2000kg，阀的流量—压力系数K c=5.2×1012-m3/s.Pa。
试求液压固有频率ωh和液压阻尼比ζh。
计算时取βe=700MPa，ρ=870kg/m3。
4、有一阀控液压马达系统，已知：液压马达的排量Dm=6×106-m3/rad，马达容积效率为95%，额定流量为qn =6.66×104-m3/s，额定压力为pn=140×105Pa，高低压腔总容积Vt=3×104-m3。
拖动纯惯性负载，负载转动惯量Jt=0.2Kg.m2，阀的流量增益Kq=4m2/s，流量―压力系数Kc=1.5×1016-m3/s.Pa，液压等效容积弹性模量βe=7×108Pa。
试求出以阀芯位移为输入，液压马达转角为输出的传递函数。
5、有一四边阀控制的双作用缸，直接拖动负载做简谐运动。
液压伺服和比例控制系统历年试题
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五、已知阀控缸动力机构如图，假定：活塞处于中位，忽略缸体质量，液压缸内外泄漏和粘性摩擦影响。
写出该动力机构的基本方程。
（6分）
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液压比例与伺服控制考试复习
电液比例与伺服控制期末复习题初步整理（神话）第一章一、电液比例与伺服控制分类1、按液压控制元件分：1电液比例控制系统，2液压伺服控制系统。
2、按被控物理量分：1位置控制，2速度控制，3力控制系统，4压力控制系统，5其他控制系统3、按动力元件类型分：1阀控液压缸，2阀控液压马达，3泵控液压缸，4泵控液压马达阀控优点：响应速度快，控制精度高，结构简单。
缺点：效率低泵控优点；效率高。
缺点：响应速度慢，结构复杂4、按系统控制方式：开环和闭环系统二、电液比例与伺服控制分类：1指令输入元件，2检测反馈元件，3比较元件，4放大、转换、控制元件，5也压制性元件，6控制对象第二章液压放大元件定义:一种依据对液体的节流原理，已输入机械可控制信号（位移与转角）来控制液压信号输出的元件。
一、放大元件结构与分类（分类：滑阀、喷嘴挡板阀、射流式控制阀）1、圆柱滑阀分类（控制性能好）a、按进出口通道数分：四通阀、三通阀、二通阀。
b、按节流工作边数分：四边阀、双边阀、单边阀c、按阀预开口形式分：负开口（优点：密封性好，结构简单。
缺点：由于流量增益又死区，故影响系统稳态误差）、零开口（优：有线性流量增益，缺：加工制造困难）、正开口（开口范围内流量增益大，超出正开口范围，增益降低;灵位压力灵敏度低，泄漏量大，功率损耗大）d、按阀芯阀套节流窗口形状分：矩形（窗口面积与阀芯位移成正比，有线性流量增益）、圆形、三角形e、按阀芯凸肩数目分：二凸肩、三凸肩、四凸肩2、喷嘴挡板阀优：制造成本低，移动部件挡板的惯量小，响应速度高。
缺：零位泄漏大3、射流式控制阀优：清洁度要求不高，抗污能力强，可靠性强。
缺：压力过高容易震动，性能不易预测，容易产生故障二、阀的性化和阀系数1、阀流量增益Kq：表示负载压降一定时，单位负载压降增加引起负载流量的减少量。
（越大越灵敏）2、流量—压力系数Kc：表示阀开度一定时，单位负载压降引起的负载流量的减少量。
（影响稳定性）3、阀的压力增益Kp：指Q=0时单位阀位移引起的负载压力变化大小。
东北大学电液比例控制技术考试题
东北大学电液比例控制技术考试题
一、判断题
1．高压大流量液压系统常采用电磁换向阀实现主油路换向。
( )
2．液控单向阀正向导通反向截止。
( )
3．单向阀的功能是只允许油液向一个方向流动。
( )
4．三位直通阀有三个工作位置，五个通路。
( )
5．直动式电磁阀是利川电磁力直接推动阀芯换向。
( )
6．换向阀是通过改变阀芯在阀体内的相对位置来实现换向作用的。
( )
7.因电磁吸力有限，对液动力较大的大流量换向阀应选用液动换向阀或电液换向阀。
( )
8.胝力和速度是液胝传动中最重要的参数。
( )
9．串联了定值减压阀的支路，始终能获得低于系统压力调定值的稳定的工作压力。
( )
10.利用远稗调压阀的远稃调压回路中，只有存溢流阀的调定压力高于远程调压阀的调定压力时，远程调胝阀才能起作用。
( )
11.减压阀的主要作用足使出口压力低于进口压力且保证进口压力稳定。
( )
12.调速阀与节流阀的调速性能一样。
( )
13.在某一液压设备中需要一个完成很长工作行程的液压缸，宜采用双杆式液压缸。
( )
14.旁通型调速阀（溢流节流阀）只能安装在执行元件的进油路上，而调速阀还可以安装在执行元件的同油路和旁油路一下。
( )
15.采用节流阀调速，只要节流阀进出口压差保持不变，通过它的工作流量稳定不变。
( )。
电液比例技术复习题
液压课程复习1.比例阀、伺服比例阀、伺服阀的性能及应用特点；P2,P2281.比例阀：其主要缺陷，由于比例阀不可避免的存在死区，因此它不能很好的用于位置、力控制闭环。
但是能进行电控，能满足70%工业用户要求的动态响应特性，因此能得到广泛的使用。
因此，比例阀一般多用于开环控制，其控制较伺服阀要灵活，控制精度要低，频响较低，最高才几十赫兹。
2.伺服阀：伺服阀要求加工精度高，油液需要精过滤，因此价格比较昂贵，但是它的动态性能是所有液压阀中最高的，其阀口多为零遮盖的，且无零位死区，控制精度较高，频响较高。
因此，伺服阀一般用于闭环系统，且工作在零位附近。
3.伺服比例阀：伺服比例阀的性能介于伺服阀和比例阀之间，其最重要的特征之一是，阀口为零遮盖，无零位死区，解决了位置、压力等要求无零位死区的闭环控制系统中的应用。
采用比例电磁铁作为电机械转换器，可用于各类闭环系统，频响较一般比例阀为高，可靠性比伺服阀高。
2.比例放大器的颤振、零位（死区）跳跃、缓冲功能及作用；P50 ,P45,P441.颤振：颤振信号是指叠加在直流控制信号中的高频（50—100HZ）小振幅交流信号，用于减小摩擦力及磁滞所造成的滞环，并有利于消除卡涩现象。
2.零位（死区）跳跃：零位跳跃信号是由阶跃函数发生器发出的，该信号发出后经放大，可以给比例电磁铁一个阶跃电流，使比例阀阀芯迅速越过零位死区，即削弱或排除比例阀阀芯正遮盖的影响，适应零区控制特性的要求。
死区补偿：输入电压大于+-0.1V时用补偿环节加大放大器输出（如1.3V）将（+-20%总位移）正遮盖（零位死区）的影响减少到最低程度。
3.缓冲：缓冲信号以一个设定值阶跃作为输入信号，斜坡信号发生器产生一个缓慢上升或者下降的输出信号，输出信号的变化速率可以通过电位器调节，以实现被控系统或运动速度等无冲击过渡，满足系统控制的缓冲要求。
将设定值的阶跃输入转化成精确可控的斜坡输出，使压力变化或者加减速过程平缓，减少冲击。
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1、已知Ps=5MPa，负载力F=1000N，移动速度为v=s，活塞直径D=70mm，活塞杆直径d=50mm，流量系数Cd=，采用零开口滑阀，矩形全周开口，阀芯台肩直径dv=2mm，阀芯最大位移Xvm=1mm，油液密度为883kg/m3，试确定此阀控对称缸系统能否正常工作？
2、控制双出杆油缸的零开口四通滑阀，全周开口，阀芯直径d=12mm，供油压力Ps=4Mpa，动力粘度µ=×2-,径向间隙r=5×106-m，流量系数Cd=，油液密度ρ=900kg/m3。
（1）计算阀的三个零位阀系数（其中压力增益K0p和压力流量系
数K0c按经验公式计算）；（2）如果负载压力P L=，负载流量Q L=16L/min，计算三个阀系数。
3、阀控液压缸系统，液压缸面积Ap=150×104-m2，活塞行程L=，阀至液压缸的连接管道长度l=2m，管道截面积a=×104-m2，负载质量mt=2000kg，阀的流量—压力系数K c=×1012-m3/。
试求液压固有频率ωh和液压阻尼比ζh。
计算时取βe=700MPa，ρ=870kg/m3。
4、有一阀控液压马达系统，已知：液压马达的排量D
m
=6×106-m3/rad，马达容
积效率为95%，额定流量为q
n =×104-m3/s，额定压力为p
n
=140×105Pa，高
低压腔总容积Vt=3×104-m3。
拖动纯惯性负载，负载转动惯量J
t
=2，阀的流量增益Kq=4m2/s，流量―压力系数Kc=×1016-m3/，液压等效容积弹性模量βe=7×108Pa。
试求出以阀芯位移为输入，液压马达转角为输出的传递函数。
5、有一四边阀控制的双作用缸，直接拖动负载做简谐运动。
已知：供油压力
Ps=210×105Pa，负载质量m
t
=400Kg，负载位移规律为Xp=Xmsinωt，负载移动的最大振幅Xm=6×102-m，角频率ω=35rad/s，试根据最佳负载匹配求液压缸面积和四边阀的最大开口面积WXvm。
计算时，取Cd=，ρ=870Kg/m3。
6、阀控对称缸液压位置控制系统，运动部件最大质量m=35000Kg，行程H=，
最大加速度a m ax =s 2，摩擦力Ff=26800N ，供油压力Ps=6MPa ，βe=700MPa
（1）求动力机构传递函数（液压阻尼比按经验公式取）；
（2）假设伺服阀可看作比例环节，Ksv=2×103-/（），且传感器反馈系数Kf=1当系统处于稳定时求伺服放大器的增益。
7、如下图所示液压位置伺服系统，已知：Kq=20×106-m 3/s·mA ，Dm=5×106-m 3/rad ，n=×102-m/rad ，K f =50V/m ，ωh =100rad/s ，ζh =。
求：
1）系统临界稳定状态时的放大器增益Ka 多少？
2）当Ka=600mA/V 时，系统作2×102-m/s 等速运动时的位置误差为多少？
3）Ka 值同2），系统作2×102-m/s 2等加速运动时的位置误差为多少？
4）Ka 值同2），伺服阀ΔId=时引起的静态误差为多少？
8、已知某电液伺服系统的液压动力机构最大负载压力P Lm =10MPa ，Q Lm 。
拟选择QDY 系列伺服阀。
选择伺服阀并写出该电液伺服阀的传递函数。
- + Ka ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++1222s s s D K h h h m q ωξωKf
n
Ur Uf。