电液比例控制系统的实验分析的毕业论文

电液比例控制系统的实验分析的毕业论文目录第1章序论 (1)1.1电液比例控制技术的形成和发展趋势 (1)1.2F ESTO D IDACTIC自动化控制技术培训简介 (3)1.3研究思路与容 (4)第2章电液比例控制技术概述 (5)2.1电液比例控制技术的含义与容 (5)2.2电液比例控制的特点 (5)2.3比例控制的基本原理 (6)2.4比例控制的应用 (6)2.5电液比例控制元件的围 (6)第3章电液比例控制系统主要元件 (7)3.1额定值信号给定单元 (7)3.2放大器 (8)3.3比例溢流阀。

(11)3.4液压缸 (14)3.5三位四通比例阀 (16)第4章电液比例控制系统实验研究 (20)4.1F ESTO试验台须知 (20)4.2压力机（单向放大器的特性曲线） (20)4.3滚轧机的接触滚轮（比例压力阀） (25)4.4夹紧装置（压力回路） (29)4.5铣床（双向放大器的特性曲线） (33)4.6压印机（斜坡额定值的设定） (37)*4.7车斗（额定值的外部控制） (42)第5章总结 (49)参考文献 (50)致谢 (51)诚信声明第1章序论电液比例控制技术,是在以开环传动为主要特征的传统液压传动技术，和以闭环控制为特征的电液伺服控制技术基础上，为适应一般工程系统对传动与控制特性或有所侧重或兼而有之的特别要求，从20世纪60、70年代开始，逐步发展起来的流体传动与控制领域中一个具有旺盛生命力的新分支。

现今，电液比例控制技术已成为工业机械、工程建设机械及国防尖端产品不可或缺的重要手段，引起相关工业界、技术界的格外目重视。

但由于所具有的一些特点，对这种技术的了解、掌握、运用，不论是理论上，还是实践上，都有很多问题研究、探讨、总结、提髙，使其形成相应的科学体系，以更好地推动技术的发展和相关人才的培养。

电液比例技术本来就是流体传动与控制技术中的一个新的分支。

所以，原来一般液压传动技术和电液伺服技术所共有的主要特点、优点与缺点、电液比例技术照样具备。

但由于它是新发展起来的技术分支，所以，在应用电子技术，计算机技术、位息技术、自动控制技术、摩擦磨损技术及新工艺、新材料等方面，往往表现出更前卫，这给电液比例技术带来更多新的特点。

此外，诸如数字技术、高速开关技术等，也与电液比例技术结合得非常紧密。

1.1电液比例控制技术的形成和发展趋势电液比例控制技术从形成至今，大致上可划分为四个阶段：从1967年瑞士Beringer公司生产XL比例复合阀，到70年代初日本油研公司申请压力和流量两项比例阀专利，标志着比例技术的诞生时期。

此间，比例技术开始在液压控制领域中作为独立的分支，并以开环控制应用为主。

这一阶段的比例阀仅仅是将新型电-机械转换器（比例电磁铁）用于工业液压阀，以代替开关电磁铁或调节手柄，阀的结构原理和设计方法几乎没有变化.阀不含受控参数的反馈闭环，其工作频宽仅在1～5Hz之间，滞环在4%～7%之间从1975年到1980年，比例技术的发展进入第二阶段。

设施比例技术发展最快的时期。

此间，采用各种部反馈原理的比例元件相继问世。

耐高压比例比例电磁铁和比例放大器在技术上已经成熟，比例元件的工作频段已经达到5～15Hz，滞环减小到3%左右，其应用领域不断扩大。

20世纪70年代后期比例变量泵和比例执行器相继出现，为大功率系统的节能奠定了基础，其应用扩大到闭环控制。

到20世纪80年代，比例技术进入第三个阶段。

此时，比例元件的设计原理更加完善，采用了压力、流量、位移反馈和动压反馈及电校正手段，使阀的稳定精度、动态响应和稳定性都有了进一步的提高。

除了制造成本的原因，比例阀在中位仍保留死区外，它的稳态和动态特性均已和工业伺服阀相同。

此外，由于传感器和电子器件的小型化，还出现了带集成放大器的电液一体化比例元件。

1990年至今，比例技术进一步完善。

其一是，推出伺服比例阀，这种阀的电—机械转换器采用比例电磁铁，功率级阀芯采用伺服阀的结构和加工工艺，解决了闭环控制要求死区小的问题。

它的性能与价格介于伺服阀与普通阀之间，但是它对油液的清洁度要求低于电液伺服阀，特别适用于各种工业闭环控制。

其二是，计算机技术和比例元件的结合，开发出数字式比例元件和数字式比例系统，并形成了不同总线标准的数字比例元件借口。

现在电液比例控制技术的应用已经相当普遍，系统的重要性能对提高企业的技术装备水平和设备的自动化程度，有重要的作用。

电液比例控制技术正在于新的控制策略紧密结合，表现出强大的技术优势。

(1)国发展趋势：对于电液比例控制技术，国不仅已开展研究而且己经达到广泛的实际应用，但目前国的制造和技术还落后于国际水平。

我国电液比例控制技术到20世纪70年代中期开始发展，在国的应用，尤其在工程机械上的开发应用才刚起步。

总的来说,我国电液控制比例技术与国际水平相比有较大差距。

主要表现在:缺乏主导系列产品，现有产品型号规格杂乱,品种规格不全，各类比例泵.比例阀等，国设计生产的品种少，并缺乏足够的工业性试验研究；在控制技术方面，自动化程度不高,性能水平较低，品质不稳定,可靠性较差，都有碍于该项技术进一步地扩大应用，急待尽快提高。

(2)国外发展趋势：1)性能较高，能够适应机电液一体化的发展。

提高电液比例阀及远程控制的性能使之更能适应野外工作条件，并发展低成本比例阀。

2)比例技术与二通和三通插装技术相结合，形成了比例插装技术，此外出现比例容积控制，为大、中动率控制系统节能提供新手段。

3)电子控制器向着专用集成电路方向发展，实现小型化、组合化，并达到高可靠性目的。

4)电液比例阀向通用化、模块化、组合化、集成化方向发展，以实现规模经济生产，降低制造成本，开发变量泵控制专用电液比例阀，以及阀与泵的结构性能匹配设计。

5)电液比例技术的主要基础元件的相互衔接越来越密切，零部件通用化程度不断提高。

1.2 Festo Didactic自动化控制技术培训简介(1)TP701特点：基础部分培训装置提供广泛的基础技术知识。

技术部分处理重要的控制技术知识。

功能部分说明自动化系统的基本功能。

实验装置进行与日常工业实践紧密结合的基础及提高的培训。

(2)包含的容：气动、电气气动、可编程控制器、P自动化、液压、电气液压、比例液压和应用技术。

(3)试验台说明：图1-1 TP701试验台该培训系统具有模块化结构特点，因此可进行除独立实验装置以外的多种组合应用。

如：可加入PLC来控制气动、液压及电气执行件，方便进行试验、研究。

(4)TP701结构：A部分：课程练习和工作表B部分：基本原理参考书籍C部分：答案功能图、回路图、元件清单D部分：附录元件存放柜、安装系统、连接系统、数据表1.3研究思路与容本论文的研究试验工作是围绕实验装置Festo液压试验台的控制系统开发进行的，以实现比例阀控制液压缸活塞进给位置确定为目的，研究比例较不同控制策略对系统的控制特性的差别。

在实验研究过程中，所做的工作包括实验和研究验证两个方面，特别注重液压控制系统。

为解决实验问题，本文由支队性的对容的方法安排如下：(1)查阅资料，了解电液比例控制的相关知识容，熟悉实验相关的元器件、试验台及实验方法，实验和实际机械过程的结合关系，安全注意事项以及电液比例技术各种控制方法的发展和现状。

(2)对元器件的结构及其原理进行分析，以便更好的研究实验；实验，得出相关基本元件的特性（如，信号值给定单元、放大器、比例溢流阀的关系）。

(3)针对性的进行实验，记录相关数据，计算机模拟其相关曲线，得出最终指标。

(4)总结全文的主要结论，对需要进行深入研究的展望。

第2章电液比例控制技术概述电液比例控制技术是在开关控制技术和伺服控制技术之间的过渡技术，它具有控制原理简单、控制精度高、抗污染能力强、受到人们的普遍重视，使该技术得到飞速发展。

它是在普通液压阀的基础上，用比例电磁铁取代阀的调节机构及普通电磁铁构成的。

采用比例放大器控制比例电磁铁就可实现对比例阀进行远距离连续控制，从而实现对液压系统压力、流量、方向的无级调节。

2.1电液比例控制技术的含义与容通常，把使用比例控制元件（含比例阀、比例控制泵及比例放大器）按输入的电信号连续地按比例地控制液压系统的液流方向、流量和压力的液压系统称为电液比例控制系统。

严格上说，比例控制是实现元件或系统的被控制量（输出）与控制量（输入或指令）之间线性关系的技术手段，依靠这一手段保证输出量的大小按确定的比例随着输入量的变化而变化。

绝对的线性关系式不存在的，工程上认为，将线性偏差值控制在允许的误差围的比例关系就是线性关系。

实现输出量与输入量的线性关系，是线性控制理论的要求。

因此，从控制原理的角度来看，电液比例控制系统和电液伺服控制系统（线性系统）无区别，但是由于两者的产生和背景不同，采用的技术手段不一样，应用场合也有所侧重，使得在液压控制技术领域，习惯上将比例技术和伺服技术分开。

2.2电液比例控制的特点比例控制的特点，其实就是比例控制中的重要元件比例阀的特点。

比例阀的最显著技术特性有：(1)比例阀的转换过程是可控的，设定值可无级调节，达到一定控制要求所需的液压元件较少，从而降低了液压系统的材料消耗。

(2)使用比例阀可方便迅速、精确得实现工作循环过程，满足切换过程要求。

通过控制切换过渡过程，可以避免尖峰压力，延长机械和液压元件的寿命。

(3)用来控制方向、流量和压力的信号，通过比例器件直接加给执行元件，使液压控制系统的动态特性得到改善。

2.3比例控制的基本原理根据输入电信号电压值的大小，通过放大器，将该输入电压信号（一般在0～±9V 之间）转换成相应的电信号，如1mV=1mA。

这个电信号作为输入量被送入电磁铁，从而产生和和输入信号成比例的输出量—力或位移。

该力或位移又作为输出量加给比例阀，后者产生一个与前者成比例的流量或压力。

通过这样的转换，一个输入电压信号的变化，不但能控制执行元件和机械设备上机械元件的运动方向，而且可对其作用力和运动速度进行无级调节。

此外还能对相应的时间过程，例如在一段时间流量的变化，加速度的变化或减速度的变化等进行连续调节。

2.4 比例控制的应用比例控制技术是为了满足一些自动化程度高的液压设备对油液的压力或流量实行连续控制和远程控制这一要求的，一般常应用在开环控制系统中，系统如果设有反馈信号也可实现控制精度较好的闭环控制。

在本实验开发中主要研究开环比例控制的特性及应用。

2.5电液比例控制元件的围(1)控制元件多采用的驱动装置为比例电磁铁（动铁式电-机械转化器）。

它的输入电流通常为几十到几千毫安，且为了提高可靠性和输出力，采用放大电流的趋势，衔铁输出的电磁力大小为几十到数百牛顿。

比例电磁铁的特点是感性负载大，电阻小，感抗小，驱动力大。

(2)控制元件的控制参数包括方向压力、流量、方向+流量、压力+流量。