第八章 液压伺服控制系统
液压伺服控制
1液压传动系统与液压控制系统的异同：同：液压控制技术是在液压传动技术的基础上发展起来的（介质相同、元件大部分相同、遵循的物理规律相同、融合了控制理论） 异：①目的不同（传递动力；对运动量进行精确的控制） ②组成不同（5个组成部分、开环；7个组成部分、闭环）③设计理念不同（以静态参数设计为主；静动态结合，动为主） ④特点不同（有的缺点被放大（对污染的敏感度），有点缺点被消除（传动比））2液压控制系统的工作原理3液压控制系统的组成及作用： ①输入元件：（指令元件）给出输入信号(指令信号)加于系统的输入端。
②反馈测量元件：测量系统的输出并转换为反馈信号。
③比较元件：将反馈信号与输入信号进行比较，给出偏差信号。
④放大转换元件（中枢元件）：将偏差信号故大、转换成液压信号(流量或压力)。
⑤执行元件：产生调节动作加于控制对象上，实现调节任务。
⑥控制对象：被控制的机器设备或物体，即负载。
⑦液压能源装置：定压源4液压控制系统的特点 具有负反馈的闭环控制系统优：(1)液压元件的功率—重量比和力矩-惯量比大 可以组成结构紧凑、体积小、重量轻、加速性好的控制系统。
(2)液压动力元件快速性好，系统响应快。
(3)液压控制系统抗负载的刚度大，即输出位移受负载变化的影响小，定位准确，控制精度高。
缺：(1) 液压元件，特别是精密的液压控制元件(如电液伺服阀)抗污染能力差，对工作油液的清洁度要求高。
(2) 油温变化时对系统的性能有很大的影响。
(3) 当液压元件的密封设计、制造相使用维护不当时．容易引起外漏，造成环境污染。
(4) 液压元件制造精度要求高，成本高。
(5) 液压能源的获得和远距离传输都不如电气系统方便。
22 控制系统的分类：⑴按系统输入信号的变化规律：定值，程序，伺服（随动），比例； ⑵按被控物理量的名称：位置，速度，力；⑶按液压动力元件的控制方式或液压控制元件的形式：节流式（阀控），容积式（变量泵控或变量马达控），阀控系统根据液压能源型式的不同可分为恒压控制系统和恒流控制系统； ⑷按信号传递的介质的形式：机械，电液，气动。
液压伺服系统.
图11.7 双边控制滑阀的工作原理
滑阀(3/4)
图11.8所示为四边滑阀的工作原理。滑阀有四个控制 边，开口xs1、xs2分别控制进入液压缸两腔的压力油，开口 xs3、xs4分别控制液压缸两腔的回油。当滑阀向左移动时， 液压缸左腔的进油口xs1减小，回油口xs3增大，使p1迅速减 小；与此同时，液压缸右腔的进油口xs2增大，回油口xs4减 小，使p2迅速增大。这样就使活塞迅速左移。与双边控制 滑阀相比，四边控制滑阀同时控制液压缸两腔的压力和流 量，故调节灵敏度高，工作精度也高。
图11.9 滑阀的三种开口形式
2.射流管阀 图11.10所示为射流管阀的工作原理。射流管阀由射流管 1和接收板2组成。射流管可绕O轴左右摆动一个不大的角度， 接收板上有两个并列的接收孔 a 、b ，它们分别与液压缸两腔 相通。压力油从管道进入射流管后从锥形喷嘴射出，经接收 孔进入液压缸两腔。当射流管处于两接收孔的中间位置时， 两接收孔内油液的压力相等，液压缸不动。当输入信号使射 流管绕O轴向左摆动一小角度时，进入孔b的油液压力就比进 入孔a的油液压力大，液压缸向左移动。由于接收板和缸体连 结在一起，接收板也向左移动，形成负反馈，当射流管又处 于两接受孔中间位置时，液压缸停止运动。 射流管阀的优点是结构简单、动 作灵敏、工作可靠。它的缺点是射流 管运动部件惯性较大、工作性能较差； 射流能量损耗大、效率较低；供油压 力过高时易引起振动。这种控制只适 图11.10 射流管阀的工作原理 1－射流管；2－接收板 用于低压小功率场合。
液压缸
液压伺服系统的工作原理和特点(4/5)
上述系统的工作原理如下：在某一稳定状态下，液 压缸速度由测速装置测得（齿条1、齿轮2和测速发电机 3）并转换为电压uf0。这一电压与给定电位计4输入的电 压信号 ug0 进行比较。其差 ue0=ug0-uf0 值经积分放大器放 大后，以电流i0输入给电液伺服阀6。电液伺服阀按输入 电流的大小和方向自动地调节其开口量的大小和移动方 向，控制输出油液的流量大小和方向。对应所输入的电 流i0，电液伺服阀的开口量稳定地维持在 xv0，伺服阀的 输出流量为q0，液压缸速度保持为恒值 0。如果由于干 扰的存在引起液压缸速度增大，则测速装置的输出电压 uf>uf0，而使ue=ug0-uf<ue0，放大器输出电流i<i0。电液伺 服阀开口量相应减小，使液压缸速度降低，直到=0时， 调节过程结束。按照同样原理，当输入给定信号电压连 续变化时，液压缸速度也随之连续地按同样规律变化， 即输出自动跟踪输入。
《液压伺服系统控制》课件
液压装置
液压装置提供了所需的压力和 流量，确保系统正常运行。
传感器
传感器用于感知系统的状态， 以反馈给控制器，帮助实现精 确控制。
执行器
执行器根据控制信号进行动作， 驱动机械设备实现所需的运动。
液压伺服系统的控制方式
1 基于位置的控制
通过控制液压油的流量和压力来实现位置的精确控制。
2 基于速度的控制
通过控制液压油的流量来实现运动的平滑变化与调节。
3 基于力的控制
通过控制液压油的压力来实现对力的精确控制，适用于需要对外力进行响应的场景。
液压伺服系统的电控系统
电控系统是液压伺服系统中常用的控制方式之一，通过电信号控制液压系统的运行。
电控系统的概述
电控系统通过电信号控制 液压系统的各个部件，实 现对液压系统的控制和调 节。
《液压伺服系统控制》 PPT课件
液压伺服系统控制是一门关于液压伺服系统控制的课程，本课程将液压伺服 系统的基本概念与控制方法进行介绍，以及实际应用案例的分享。
液压伺服系统的概念与组成
液压伺服系统是一种通过控制液压力来实现精确控制的系统。它由液压装置、传感器、执行器等组成， 每个组件的作用都不可或缺。
常见的电控系统
常见的电控系统包括脉宽 调制（PWM）控制系统和 比例控制系统。
电控系统的引导
根据具体应用需求选择合 适的电控系统，并进行必 要的引导和操作。
液压伺服系统的传感器
传感器在液压伺服系统中起着重要作用，用于感知和测量系统的各种参数和状态。
压力传感器
压力传感器用于测量和监测液 压系统中的压力变化，提供反 馈信号给控制器。
2
液压马达
液压马达是将液压油的动能转化为机械能，产生旋转运动的执行器。
液压伺服系统
液压伺服系统液压伺服系统是以高压液体作为驱动源的伺服系统，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。
一、液压伺服系统的基本组成液压伺服系统无论多么复杂，都是由一些基本元件组成的。
如图就是一个典型的伺服系统，该图表示了各元件在系统中的位置和相互间的关系。
（1）外界能源—为了能用作用力很小的输入信号获得作用力很大的输出信号，就需要外加能源，这样就可以得到力或功率的放大作用。
外界能源可以是机械的、电气的、液压的或它们的组合形式。
（2）液压伺服阀—用以接收输入信号，并控制执行元件的动作。
它具有放大、比较等几种功能，如滑阀等。
（3）执行元件—接收伺服阀传来的信号，产生与输入信号相适应的输出信号，并作用于控制对象上，如液压缸等。
（4）反馈装置—将执行元件的输出信号反过来输入给伺服阀，以便消除原来的误差信号，它构成闭环控制系统。
（5）控制对象—伺服系统所要操纵的对象，它的输出量即为系统的被调量(或被控制量)，如机床的工作台、刀架等。
二、液压伺服系统的分类液压伺服系统是由液压动力机构和反馈机构组成的闭环控制系统，分为机械液压伺服系统和电气液压伺服系统（简称电液伺服系统）两类。
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。
最常见的有电液位置伺服系统、电液速度控制系统和电液力（或力矩）控制系统。
如图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。
液压伺服与比例控制系统课件
液压比例控制系统的优缺点
缺点
容易出现泄漏和污染：液压系统存在一定的泄漏和污染问题，需要采取措施进行防护。
对温度和压力变化敏感：液压系统的性能受到温度和压力变化的影响较大，需要进行补偿和 调整。
04
液压伺服与比例控制系统的设计 与应用
缺点
维护成本高、液压油易污染、温 度变化影响大、管道复杂、对油 液清洁度要求高等。
03
液压比例控制系统的工作原理
液压比例控制系统的组成
控制器
用于接收输入信号，并生 成控制指令。
执行器
根据控制器的指令，驱动 液压比例阀，以实现对流 量的控制。
反馈传感器
监测执行器的位置或速度 ，将其转化为电信号反馈 给控制器，以形成闭环控 制。
促进工业技术创新
液压伺服与比例控制系统的发展推动了工业技术的创新， 为工业生产带来了更多的可能性，为工业发展注入了新的 动力。
改变工业生产模式
液压伺服与比例控制系统的应用改变了传统的工业生产模 式，实现了更加智能化、网络化的工业生产，为工业发展 带来了新的机遇和挑战。
THANKS
感谢观看
液压伺服与比例控制系统的安全操作规程
在操作前阅读使用手册，按照手册要 求进行操作。
检查液压系统的各个部件是否正常， 无泄漏和损伤。
在操作过程中，不要在危险的情况下 进行操作，如设备故障、人员伤害等 。
在操作过程中，要注意安全保护措施 ，如佩戴安全帽、安全手套等。
06
液压伺服与比例控制系统的发展 趋势及未来展望
液压比例控制系统的分类
按控制方式
开环控制、闭环控制。
按液压执行元件
第八章 液压伺服控制系统
9
7.4 电液伺服阀的特性 二、动态特性 电液伺服阀的动态特性可用频率响应或瞬态响应表示，一 般用频率响应表示。电液伺服阀的频率响应是输入电流在 某一频率范围内作等幅变频正弦变化时，空载流量与输入 电流的复数比，频响特性曲线如图所示。
11
7.5 电液伺服阀的发展趋势 2）在加工工艺的改进方面，采用新型的加工设备和工艺来提高伺服阀的加工精度及能力。
如在阀芯阀套配磨方法上，国内提出了智能化、全自动的配磨系统。 在力矩马达的焊接方面，中船重工第704研究所与德国知名厂家合作采用了世界最先进 的焊接工艺取得了良好的效果。 提出智能化的伺服阀力矩马达弹性元件测量装置。对弹性元件能高效完成刚度测量、得 到完整的测量曲线，且不重复性测量误差不大于1%。
应的开口量，液压油经过a口进入液压缸右腔，左腔的液压油经b口回油，缸体向右移动。因为滑 阀与缸体是一个整体，则阀的开口减小，直到阀的输出流量为零，阀体停止运动，处于一个新的 平衡位置，完成液压缸输
pS
Xv
AB
T
pS
Xv AB
22
8.3 液压伺服控制系统的特点 ❖ 反馈系统：把输出量的一部分或者全部按照一定方式送回输入端，并和输入信号比较。 ❖ 靠偏差工作：要使执行元件输出一定的位移，滑阀必须具有一定的开口量，因此输出与输入之间
XP 被控 工作台
29
电动工作台位置控制系统 执行元件 放大元件
比较元件
被控对象 传感器1
指令元件
30
控制框图
控制系统组成： •被控对象 •指令元件 •比较元件 •反馈传感器 •动力元件（可控硅、电机）
将液压动力元件（伺服阀、 缸）换成电动力元件（可控 硅与电动机）
液压伺服控制笔记
液压伺服控制笔记摘要：一、液压伺服控制概述1.液压伺服控制定义2.液压伺服控制的应用领域二、液压伺服控制的工作原理1.液压伺服控制的工作原理简介2.液压伺服控制系统的组成三、液压伺服控制的主要性能指标1.精度2.响应速度3.稳定性四、液压伺服控制的关键技术1.液压泵的设计与控制2.液压阀的设计与控制3.传感器的选择与布置五、液压伺服控制的发展趋势1.智能化2.高效节能3.系统集成正文：液压伺服控制是一种利用液压传动技术实现自动化控制的方法，通过对液压系统中的油液流量、压力、温度等参数进行实时监测和调节，从而使液压执行元件按照预定的控制目标进行精确运动。
液压伺服控制在工业、航空、航天、军事等领域具有广泛的应用。
液压伺服控制的工作原理主要是通过液压伺服阀对液压油液的流量和压力进行调节，从而控制液压执行元件的运动速度和位置。
液压伺服控制系统主要由液压伺服阀、液压泵、液压油箱、液压执行元件、传感器和控制器等组成。
其中，液压泵负责产生液压动力，液压伺服阀负责调节液压流量和压力，液压执行元件负责实现运动任务，传感器负责监测系统参数，控制器负责处理信号并发出控制指令。
液压伺服控制的主要性能指标包括精度、响应速度和稳定性。
精度是指液压伺服控制系统的输出与输入之间的偏差，它反映了系统的测量和控制能力；响应速度是指液压伺服控制系统对输入信号的响应速度，它反映了系统的快速性和灵敏性；稳定性是指液压伺服控制系统在长时间运行过程中保持稳定运行的能力，它反映了系统的可靠性和稳定性。
液压伺服控制的关键技术包括液压泵的设计与控制、液压阀的设计与控制以及传感器的选择与布置。
液压泵的设计与控制是保证系统精度和稳定性的重要环节，需要根据控制要求合理选择泵的类型和参数；液压阀的设计与控制是实现流量和压力调节的关键，需要根据控制算法设计合适的阀门结构和控制系统；传感器的选择与布置是保证系统实时监测和调节的重要手段，需要根据控制需求合理选择传感器的类型和数量。
液压伺服工作原理
液压伺服工作原理
液压伺服系统是通过液压原理实现精确控制的一种机电装置。
其工作原理如下：
1. 液压伺服系统由液压泵、液压缸、控制阀和传感器等组成。
液压泵通过机械能输入，将机械能转化为流体能。
2. 液压泵将流体送入控制阀，控制阀通过调节液压流量和压力来控制流体的输出。
控制阀是系统的核心部件，它根据传感器信号和预设的控制要求，将流量和压力分配到液压缸上。
3. 传感器用于感知被控对象的实际状态，并将状态信息反馈给控制阀。
控制阀根据传感器的反馈信号，调整液压流量和压力，使得被控对象达到期望的位置、速度或力。
4. 液压流体进入液压缸，通过液压缸的活塞运动，产生线性位移或输出力。
液压缸的活塞由流体推动，通过活塞杆连接到被控对象，将控制信号转化为机械运动。
5. 当被控对象达到期望状态时，传感器感知到的状态信息与控制阀预设的控制要求相符，控制阀停止调节。
通过以上原理，液压伺服系统实现了对机械运动的精确控制。
其优点包括高承载能力、动态响应快、可靠性高、结构简单等。
在工业自动化领域广泛应用，例如数控机床、起重设备、注塑机等。
液压伺服控制笔记
理科独⽴重复试验、条件概率24条件概率、独⽴事件、独⽴重复试验【知识要点】1.条件概率:对于任何两个事件A 和B ，在已知事件A 发⽣的条件下，事件B 发⽣的概率叫做条件概率，⽤符号P (B |A )来表⽰，其公式为P (B |A )＝P (AB )P (A ). 2.条件概率具有的性质：①0≤P (B |A )≤1；②如果B 和C 是两互斥事件，则P (B ∪C |A )＝P (B |A )＋P (C |A )．3.计算条件概率有两种⽅法．(1)利⽤定义P (B |A )＝P (AB )P (A )；(2)若n (C )表⽰试验中事件C 包含的基本事件的个数，则P (B |A )＝n (AB )n (A )4.相互独⽴事件:对于事件A 、B ，若A 的发⽣与B 的发⽣互不影响，则称A 、B 是相互独⽴事件．5. 相互独⽴事件同时发⽣概率(1)P (AB )＝P (A )·P (B )．(2)若A 与B 相互独⽴，则A 与B ，A 与B ，A 与B 也都相互独⽴．6.独⽴重复试验独⽴重复试验是指在相同条件下可重复进⾏的，各次之间相互独⽴的⼀种试验，在这种试验中每⼀次试验只有两种结果，即要么发⽣，要么不发⽣，且任何⼀次试验中发⽣的概率都是⼀样的．7.⼆项分布在n 次独⽴重复试验中，设事件A 发⽣的次数为k ，在每次试验中事件A 发⽣的概率为p ，那么在n 次独⽴重复试验中，事件A 恰好发⽣k 次的概率为P (X ＝k )＝C k n p k (1－p )n －k (k ＝0,1,2，…，n )，此时称随机变量X 服从⼆项分布，记作X ～B (n ，p )，并称p 为成功概率．题型⼀：条件概率1.把⼀枚硬币连续抛两次，记“第⼀次出现正⾯”为事件A ，“第⼆次出现正⾯”为事件B ，则P (B |A )等于( )．A.12B.14C.16D.182.(2011·辽宁)从1,2,3,4,5中任取2个不同的数，事件A ＝“取到的2个数之和为偶数”，事件B ＝“取到的2个数均为偶数”，则P (B |A )等于( )．A.18B.14C.25D.123.某地区空⽓质量监测资料表明，⼀天的空⽓质量为优良学科⽹的概率是0.75，连续两为优良的概率是0.6，已知某天的空⽓质量为优良，则随后⼀天的空⽓质量为优良的概率是（）A. 0.8B. 0.75C. 0.6D. 0.454.袋中有6个黄⾊、4个⽩⾊的乒乓球，作不放回抽样，每次任取⼀球，取2次，求（1在第⼀次取到⽩球的条件下，第⼆次取到黄⾊球的概率；（2第⼆次才取到黄⾊球的概率。
液压伺服系统工作原理
液压伺服系统工作原理液压伺服系统是一种将液压动力与伺服控制技术结合的控制系统。
它利用液压的优势来实现高速、高精度的运动控制。
液压伺服系统主要由液压源、执行元件、控制元件和传感器组成，通过控制元件对液压信号进行调节，驱动执行元件实现系统的动作。
液压伺服系统的工作原理基于液压传动的基本原理——泵的机械能转化为液压能的过程。
液压伺服系统通过泵将液体压力能转化为动能，然后通过执行元件将液压能转化为机械能，从而实现工作目标。
液压伺服系统使用液体作为工作介质，通过控制元件对液压信号进行调节，控制执行元件的动作。
在液压伺服系统中，常用的液体是油。
油的粘度和压力是影响液压系统工作效果的重要因素。
粘度越大，液压系统的动能传递效率越高。
而压力的大小则取决于工作要求，压力过大或过小都会影响系统的工作效果。
液压伺服系统中的泵是其核心部件，它负责将机械能转化为液压能。
在液压伺服系统中，常用的泵有齿轮泵、液压柱塞泵和叶片泵等。
泵通过提供压力将液体推送到执行元件中，从而实现系统的工作。
执行元件是液压伺服系统的执行部件，它将液压能转化为机械能，实现系统的运动。
常见的执行元件有液压缸和液压马达。
液压缸通过液体的力学效应来实现工作，而液压马达则通过液体的动力效应来实现工作。
执行元件的选择取决于具体的工作要求和系统性能。
控制元件是液压伺服系统中起控制作用的部件，它根据输入信号来控制和调节液压信号的大小和方向，从而实现对执行元件的控制。
常见的控制元件有阀门和流量分配器。
阀门负责控制和调节液体的流量和压力，而流量分配器则负责实现对液体流向的控制。
传感器是液压伺服系统中起反馈作用的部件，它通过感知系统的工作状态来提供反馈信号，从而实现对系统的控制。
常见的传感器有位置传感器和压力传感器。
位置传感器用于测量执行元件的位置，而压力传感器则用于测量液压系统的压力。
综上所述，液压伺服系统是一种将液压动力与伺服控制技术结合的控制系统。
它通过泵将机械能转化为液压能，然后通过控制元件对液压信号进行调节，驱动执行元件实现系统的动作。
液压伺服系统工作原理
液压伺服系统工作原理1.1 液压伺服系统工作原理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馈控制。
反馈信号与给定信号符号相反，即总是形成差值，这种反馈称之为负反馈。
用负反馈产生的偏差信号进行调节，是反馈控制的基本特征。
而对图1所示的实例中，电位器6就是反馈装置，偏差信号就是给定信号电压与反馈信号电压在放大器输入端产生的△u。
液压伺服控制系统的仿真与优化
液压伺服控制系统的仿真与优化液压伺服控制系统是一种利用液压传动执行器，通过对液压流体的控制实现对执行器的控制的一种系统，具有响应快、可承受大负载、控制稳定等优点。
液压伺服控制系统在各个领域中广泛应用，如机械加工、汽车制造、航空航天等。
随着科学技术的发展，液压伺服控制系统的仿真与优化已经成为了一个研究热点。
一、液压伺服控制系统的概念液压伺服控制系统是一个以液压控制元件为核心的系统，它由执行元件、控制元件、传动元件、气源及配套元件五部分组成。
执行元件是指执行机构，像油缸、液压电动推杆等。
控制元件是控制执行机构动作的元器件，这些元器件可以控制流量、压力和方向等。
传动元件是将动力传递给执行元件的一种元件，适用于液压传动的全过程。
二、液压伺服控制系统的仿真技术液压伺服控制系统的仿真技术可以根据液压传动的原理和组件来模拟系统的性能。
模拟涉及到数学方程、物理参数和系统结构等知识。
仿真技术可以让我们在不同情况下测试液压伺服控制系统，如高负荷、高速运动、变化的压力需求和不同的液体介质等。
基于仿真技术，我们可以精确预测系统的性能，便于在设计过程中提升系统的效率和减少成本。
利用数值仿真技术，能够有效缩短系统设计周期，提高设备的可靠性和精度。
三、液压伺服控制系统的优化液压伺服控制系统的优化是在传统系统设定的基础上进行的，以期能够进一步提高系统的性能和可靠性、缩小误差。
优化目标包括系统的平稳性、控制精度、响应时间、寿命或经济成本等。
液压传动系统是一个多参量、多变量的非线性复杂系统，维护和优化难度大。
在实际系统领域应用中，不同需求、不同系统、不同条件，需要不同的优化策略。
近年来，有很多研究和实践进行了深入探索，反馈控制、神经网络控制、遗传算法、模糊控制等方法均被应用到液压伺服控制系统的优化中。
四、结语液压伺服控制系统的仿真和优化，对于提高液压传动设备的性能和优越性有着非常重要的意义。
仿真技术可以让我们对系统的性能、稳定性、效率等因素进行预测和评估，为设计优化提供指导。
液压伺服控制系统
当液压缸运动速度降低时，调节过程相反。
1.2 伺服阀
1.2.1液压伺服阀
1.滑阀 根据滑阀的工作边数不同，有单边滑阀、双边滑阀和四边滑阀。
其中，四边滑阀有四个可控节流口，控制性能最好；双边滑阀有两 个可控节流口，控制性能一般；单边滑阀有一个可控节流口，控制 性能最差。四边滑阀性能虽好，但结构工艺复杂，生产成本较高； 单边滑阀容易加工，生产成本较低。
图10.6-10.8分别为单边滑阀，双边滑阀和四边滑阀控制液压 缸的原理图。
四边滑阀在平衡状态下，根据初始开口量的不同，有负开口 （图10.9（a））、零开口（图10.9（b））和正开口（图10.9 （c））之分。
2.喷嘴挡板阀 如图1.10所示为双喷嘴挡板阀由两个单喷嘴挡板阀组成，可
以控制双作用液压缸。它由挡板、左右喷嘴、固定节流孔组成。 挡板与左右喷嘴的环形面积形成两个可变节流孔，分别为δ1和δ2， 挡板绕轴旋转，可以改变两个可变节流孔的大小。挡板处于图中 所示位置时，即δ1=δ2。此时两节流口的节流阻力相同，使左右 喷嘴的压力相同，即p1= p2，液压缸两腔受力平衡，保持原来位 置不动。
3
1.1.3 液压伺服控制系统的分类
1.按系统输入信号的变化规律分类 液压伺服控制系统按输入信号的变化规律不同可分为：定值控
制系统、程序控制系统和伺服控制系统。 2.按被控物理量的名称分类 按被控物理量的名称不同，可分为：位置伺服控制系统、速度
液压伺服控制笔记
液压伺服控制笔记【最新版】目录一、液压伺服控制的概述二、液压伺服控制的原理三、液压伺服控制的组成部件四、液压伺服控制的应用实例五、液压伺服控制的优点与局限性正文一、液压伺服控制的概述液压伺服控制是一种以液压作为动力来源，通过电气信号来实现对液压执行元件运动速度、位置和力的控制的技术。
它广泛应用于各种工业设备、机床和自动化生产线等领域，以实现高精度、高速度和高效率的生产过程。
二、液压伺服控制的原理液压伺服控制的原理主要基于液压传动与电气信号的结合。
通过电气信号的变化，调节液压油的流量、压力和流向，从而实现对液压执行元件的运动速度、位置和力的控制。
其控制过程主要分为以下几个步骤：1.根据控制需求，发出电气信号；2.电气信号经过控制器处理，转换为液压系统的控制信号；3.控制信号作用在液压元件上，改变液压油的流量、压力和流向；4.液压油的变化使得液压执行元件实现预期的运动速度、位置和力。
三、液压伺服控制的组成部件液压伺服控制系统主要由以下几个部分组成：1.控制器：负责接收电气信号，并转换为液压系统的控制信号；2.伺服阀：负责根据控制信号，调节液压油的流量、压力和流向；3.液压油缸或马达：负责将液压油的能量转换为机械能，实现对执行元件的运动控制；4.传感器：负责检测液压执行元件的位置、速度等信息，并将其反馈给控制器；5.执行元件：负责根据液压油的控制，实现预期的运动速度、位置和力。
四、液压伺服控制的应用实例液压伺服控制在各种工业设备、机床和自动化生产线等领域有广泛的应用。
例如，在数控机床上，液压伺服控制可以实现对刀具的精确快速定位，提高加工精度和效率；在自动化生产线上，液压伺服控制可以实现对机器人的精确控制，提高生产过程的自动化程度。
五、液压伺服控制的优点与局限性液压伺服控制的优点主要体现在以下几个方面：1.控制精度高：液压伺服控制系统能够实现微米级的控制精度，满足高精度加工的需求；2.响应速度快：液压伺服控制系统的响应速度较快，能够实现高速、高加速度的运动；3.结构简单：液压伺服控制系统的结构相对简单，易于维护和调试；4.适应性强：液压伺服控制系统能够适应各种恶劣的工作环境，具有较强的抗干扰能力。
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频宽是伺服阀响应速度的度量。频宽应根据系统实际需要确定，频宽过低会 限制系统的响应速度，过高会使高频干扰传到负载上去。
10
7.5 电液伺服阀的发展趋势
1）在结构改进上，目前主要是利用冗余技术对伺服阀的 结构进行改造。
俄罗斯研制的射流管式伺服阀阀芯两端设计了双冗余位置 传感器，用来检测阀芯位置。一旦出现故障信号可立即切 换备用伺服阀。 美国的Moog公司和俄罗斯的沃斯霍得工厂均已研制出四 余度的伺服机构用于航天行业。 我国的航天系统有关单位早在90年代就已进行三余度等多 余度伺服机构的研制，将伺服阀的力矩马达、反馈元件、 滑阀副做成多套，发生故障可随时切换，保证系统的正常 工作。
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7.5 电液伺服阀的发展趋势
4）在测试方法改进方面，随着计算机技术的高速发展 生产单位均采用计算机技术对伺服阀的静、动态性能进行 测试与计算。
某些单位还对如何提高测量精度，降低测量仪器本身的振 动、热噪声和外界的高频干扰对测量结果的影响，作了深 入的研究。 如采用测频/测周法、寻优信号测试法、小波消噪法、正弦 输入法及数字滤波等新技术对伺服阀测试设备及方法进行 了研制和改进。
21
T
pS
T
pS
Xv
Xv
A B A B
22
8.3 液压伺服控制系统的特点
反馈系统：把输出量的一部分或者全部按照一定方式 送回输入端，并和输入信号比较。 靠偏差工作：要使执行元件输出一定的位移，滑阀必 须具有一定的开口量，因此输出与输入之间必须有偏 差信号，执行元件的运动又试图消除这个偏差。但是 在伺服系统中任何时间都不能完全消除这个偏差，伺 服系统正是依靠这一偏差信号进行工作的。
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7.5 电液伺服阀的发展趋势
3）在材料的更替上方面，除了对某些零件采用了强度、 弹性、硬度等机械性能更优越的材料外。还对特别用途的 伺服阀采用了特殊的材料。
德国有关公司用红宝石材料制作喷嘴档板，防止因气馈造 成档板和喷嘴的损伤、动静态性能降低、工作寿命缩短。 机械反馈杆头部的小球也用红宝石制作，防止小球和阀芯 小槽之间的磨损，使阀失控，并产生尖叫。 航空六O九所、中船重工第七O四研究所等单位均采用新材 料研制了能以航空煤油、柴油为介质的耐腐蚀伺服阀。 此外对密封圈的材料也进行了更替，使伺服阀耐高压、耐 腐蚀的性能得到提高。
V2 V02 Ap x p
V1 V01 Ap x p
综合以上各式得液压缸流量连续性方程：
dx p Cep q1 q2 qL Ap Cip ( p1 p2 ) ( p1 p2 ) 2 dt 2 1 dp1 dp2 Ap x p dp1 dp2 V02 V01 2e dt dt 2 e dt dt 34
26
27
液压工作台位置控制系统
执行元件 被控对象
放大元件
传感器1
比较元件
指令元件
28
控制框图
放大元件 工作台
控制系统组成：
•被控对象 •指令元件 •比较元件 •反馈传感器
•动力元件（阀、缸）
I
Ka
Xi 指令
电压 Ui 比较 E I 电放大
液压能源
液压动力元件
伺服阀 液压缸
扰 动 被控 XP 工作台
7.2 电液伺服阀的组成和工作原理
3、电液伺服阀的组成
（1）电—力转换部分：通常为力马达或力矩马达； （2）力—位移转换部分：通常为扭簧、弹簧管或弹簧； （3）液压放大器：通常前置级为滑阀式、射流管式或喷嘴挡板 式液压放大器，而功率放大级均为滑阀式液压放大器。
7.3 电液伺服阀的分类
按第一级液压放大器的结构分：
执行元件 直接带动控制对象动作的元件或机构，通常为液压缸 或液压马达。
控制对象 机器直接工作的部分，如设备的工作台、刀架等。
24
8.4 液压伺服控制系统的类型
按控制信号的类别和回路的组成分为：机液伺 服控制系统、电液伺服控制系统和气液伺服控 制系统等。 按控制元件的不同分为：滑阀式、射流管式、 喷嘴挡板式、转阀式等。 按控制方式不同分为：阀控式和泵控式系统。
和估计伺服阀的规格，以便与所要求的负载流量 和负载压力相匹配。
6
7.4 电液伺服阀的特性
2 空载流量特性
空载流量特性曲线是输出流量与输 入电流呈回环状的函数曲线。它是在给定
的伺服阀压降和负载压降为零的条件下，
使输入电流在正、负额定电流值之间以阀 的动态特性不产生影响的循环速度作一完
整循环描绘出来的连续曲线。
液压控制系统建模：四通阀控制液压缸
根据：V01 = V02 = V0 = Vt /2 dp1 dp2 同时： Ax V， 0
p p 0
dt
dt
则液压缸流量连续性方程简化为：
Vt dpL qL Ap Ctp pL dt 4e dt
(三) 液压缸和负载的力平衡方程：
流体传动与伺服控制 —电液伺服阀
机电所：李小虎 li.xiaohu@
1
7. 电液伺服阀
电液伺服阀是液压伺服系统中的重要元件，它是一 种通过改变输入信号，连续的、成比例的控制流量、 压力的液压控制阀。
根据输入信号的方式不同，又分为电液伺服阀和机 液伺服阀两大类。
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流体传动与伺服控制
机电所：李小虎
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8. 液压伺服控制系统
本章主要教学内容 8.1 8.2 8.3 8.4 液压伺服控制系统的基本原理 液压伺服控制系统的分类 液压伺服控制系统的优缺点 液压伺服控制系统的发展和应用概况
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8. 液压伺服控制系统 目的任务:
1、了解液压伺服控制系统的原理及组成 2、了解液压伺服控制系统的特点 3、了解液压伺服控制系统的分类
放大系统：执行元件输出的位移远远大于输入信号的 位移，其输出的能量是由液压能源供给的。
跟踪系统：执行元件的输出量跟踪输入信号的变化。
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8.4 液压伺服控制系统的组成
输入元件 通过输入元件，给出必要的控制信号； 检测反馈元件 检测被控制量，产生系统的反馈信号，通常为各 种传感器。 比较元件 将输入信号与反馈信号进行比较．并将其差值作为放 大变换元件的输入信号。有些系统没有单独的比较元件，而是由 反馈元件、输入元件或放大变换元件的一部分来实现其比较功能。 放大元件 将偏差信号放大并转换后，控制执行元件，如伺服放 大器，液压控制阀，电液伺服阀等。
8.1 液压伺服控制系统的概述
液压伺服系统（Hydraulic Servo System）是 一种自动控制系统，是由反馈控制技术、电子技术 与液压技术相互结合而产生的。 执行元件的运动跟随控制元件（或输入信号）运动 的改变而变化，所以又称为随动系统，也称为跟踪 系统，其输出能自动、快速而准确的复现输入量的 变化规律。 液压伺服系统具有重量轻，体积小、反应快、系统 刚度大和伺服精度高等优点，因而在机械、船舶、 航空、冶金和化工部门中得到广泛的应用。
电源
扰 动 被控 XP 工作台
-
Байду номын сангаас
UP
反馈 电位器
31
液压控制系统建模：四通阀控制液压缸
基本结 构形式
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液压控制系统建模：四通阀控制液压缸
一、基本方程：
(一) 滑阀的流量方程
qL Kq xv Kc pL
qL Kq xv Kc pL
定义负载流量：
q1 q2 qL 2
(二) 液压缸流量连续性方程 进油腔流量：
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7.5 电液伺服阀的发展趋势
2）在加工工艺的改进方面，采用新型的加工设备和工
艺来提高伺服阀的加工精度及能力。
如在阀芯阀套配磨方法上，国内提出了智能化、全自动的 配磨系统。 在力矩马达的焊接方面，中船重工第704研究所与德国知 名厂家合作采用了世界最先进的焊接工艺取得了良好的效 果。 提出智能化的伺服阀力矩马达弹性元件测量装置。对弹性 元件能高效完成刚度测量、得到完整的测量曲线，且不重 复性测量误差不大于1%。
-
Ka
UP
反馈 电位器
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电动工作台位置控制系统
被控对象
执行元件
传感器1
放大元件
比较元件
指令元件
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控制框图 控制系统组成：
•被控对象 •指令元件 •比较元件 •反馈传感器
•动力元件（可控硅、 将液压动力元件（伺 电机） 服阀、缸）换成电动 力元件（可控硅与电 动机） 工作台
E Ka
电压 Xi 电动力元件 比较 Ui E 电放大 I 指令 指令 可控硅 电机 Ka 电位器
7
7.4 电液伺服阀的特性
3 压力特性
压力特性曲线是输出流量为零（两个负载油口 关闭）时，负载压降与输入电流呈回环状的函数 曲线，如图所示。负载压力对输入电流的变化就 是压力增益，单位为pa/A。
8
7.4 电液伺服阀的特性
4 内泄漏特性
当阀处于零位时，内泄漏流量（零位内泄漏流量）最大。对两级伺服阀而言， 内泄漏流量由前置级的泄漏流量qp0和功率级泄漏流量q1组成。功率滑阀的 零位泄漏流量qc与供油压力ps之比，可作为滑阀的流量--压力系数。零位泄 漏流量对新阀可作为滑阀制造质量的指标，对旧阀可反映滑阀的磨损情况。
滑阀放大器、单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀、射流管及射流元件
7.4 电液伺服阀的特性
一、静态特性
电液伺服阀的静态性能，可根据测试得到的负载流量特性、空载流
量特性、压力特性、内泄漏特性等曲线和性能指标进行评定。
1 负载流量特性（压力-流量特性）
负载流量特性曲线完全描述了伺服阀的静态
特性。这些曲线主要还是用来确定伺服阀的类型
按所控制的物理量分为：位置伺服控制系统、 速度伺服系统和力控制系统。