控制系统习题及部分答案

1、液压控制系统是由哪些组成部分的？

指令元件，比较元件，反馈元件，放大元件，执行元件，被控对象，能源装置及其他辅助装置

2、液压控制系统工作的基本原理?

以液压速度控制系统为例说明，当指令电位器给出一个指令信号ur时，通过比较器与反馈信号uf比较，输出偏差信号Δu，偏差信号经伺服放大器输出控制电流i，控制电液伺服阀运动，电液伺服阀输出流量、压力来控制液压伺服缸，推动工作台运动。

3、液压控制系统的主要优点和缺点是什么？

优点：①加速性好，结构紧凑，质量小；②系统刚度大，定位准确，控制精度高；③控制系统频带宽，响应速度快；④散热性能好；⑤润滑性能好，系统寿命长。

缺点：控制系统的制造成本。①抗污染性能差；②温升对系统稳定和密封性能有不利影响；

③制造精度要求高，成本较高；④能源供给不方便，进一步提高了液压

4、液压控制阀在液压控制系统中的作用是什么？

液压控制阀是一个集能量转换、功率放大和系统控制的原件。故作为能量转换器、功率放大器、控制器。

5、正开口四通滑阀，与零开口阀相比较，在零位时各个阀系数有何不同之处？

与零开口四通阀阀系数比较：正开口阀流量增益大一倍，正开口阀稳态特性曲线线性度好，正开口阀泄漏量大。

6、零开口四通滑阀，当处于零位工作时，各个阀系数（流量增益、压力增益、流量压力系数）以及阻尼比处于最大值还是最小值？零位工况点，是工况最好的点还是最差的点？

流量增益最大，流量-压力系数最小，压力增益最高，系统阻尼比最小。最差

7、圆柱滑阀的边、通的概念是什么？从控制性能看，哪种圆柱滑阀最好，哪种最差？

从控制性能来看，四边阀最好，单边阀最差。

8、作用在阀芯上的液动力分为哪两种？其中哪种液动力的方向恒为使阀芯关闭的方向？

分为稳态液动力和瞬态液动力；稳态液动力

9、四通滑阀与三通滑阀的阀系数相比较，有何不同之处？

①流量增益Kq：零开口阀是正开口阀的一半；开口型式相同，流量增益相同；②流量压力系数Kc：三通阀是四通阀的2倍；正开口是零开口的2倍；③压力增益Kp：三通阀是四通阀的一半；通道数相同，压力增益相同

10、设计滑阀时应注意什么因素？

①为确保滑阀正常稳定地工作，设计时注意保证正阻尼总长度必须大于负阻尼总长度。；②为确保阀芯有足够强度，阀芯台肩直径d与阀芯轴直径dr应满足：dr≥0.5d。通常取0.7d；

③通常阀芯总长度为L≈6d；④总的阻尼长度包括正阻尼长度和负阻尼长度之和，即L1+L2应为阀芯总长度的三分之一；⑤面积梯度w、滑阀最大位移χvmax的确定要防止阀腔内流量饱和现象的产生，以及满足节流口可控的条件。

11、喷嘴挡板阀处于零位时，控制腔内的压力为多少？（与供油压力ps相比较）

12、液压动力机构的组成部分是什么？按控制方式分，液压动力机构分为哪两种？

①液压动力机构由液压控制元件、执行元件和负载组成；②泵控系统、阀控系统，又称节流式控制系统。液压源通常是恒压源。

13、液压固有频率对液压控制系统有何影响？如何提高液压固有频率？

（1）液压固有频率限制了系统的响应速度。（2）①增大液压缸活塞面积A。注意与A

不成比例关系。同样的负载速度，所需负载流量增大，阀、连接管道、液压能源装置的尺寸重量也随之增大。②减小总压缩容积Vt，使阀靠近液压缸，最好装在一起；选择合适执行元件：长行程输出力小时用液压马达，反之用液压缸。③

减小折算到活塞上的总质量m。④提高油液的有效体积模量βe，避免使用软管。

14、什么是液压弹簧？液压弹簧刚度的定义是什么？

假定一个理想无摩擦无泄漏的液压缸，两个工作腔内充满液压油，并被完全封闭，液体弹性模量为常数。负载质量与液压缸工作腔中的油液压缩性所形成的液压弹簧，由于液体的压缩性，当活塞受到外力作用产生位移时，一腔压力升高，另一腔压力降低，被压缩液体产生的复位力与活塞位移成比例，其作用相当于一个线性液压弹簧。总液压弹簧刚度是液压缸两腔液压弹簧刚度的并联。

15、负载折算的原则是什么？

①弹性负载折算前的形变能等于折算后的形变能；②惯性负载折算前的动能等于折算后的动能；③阻尼负载折算前的阻尼能等于折算后的阻尼能。

16、负载轨迹的概念是什么？

负载轨迹是描述负载力和负载速度之间的关系曲线。在v-F平面上绘出曲线族，其边界称为负载轨迹。

17、摩擦负载、惯性负载和粘性负载的负载轨迹图形是什么样的？

摩擦负载轨迹图形：

惯性负载轨迹图形：（因惯性力随速度增大而减小，因此负载轨迹点沿逆时针旋转）

粘性负载轨迹图形：

18、四通阀控液压缸动态刚度和动态柔度的概念。

①动态柔度传递函数Y/F的倒数F/Y称为阀控液压缸动态刚度。动态刚度表示系统的抗干扰能力。

②传递函数Y/F表示在外干扰力的作用下，对输出位移y的影响。这个传递函数称为阀控液压缸动态柔度特性。

负号表示外扰动增加时，会引起液压缸速度降低。

19、液压阻尼比表示系统的什么？液压伺服系统一般低阻尼，提高的办法有那些？

液压阻尼比表示系统的相对稳定性。液压伺服系统一般低阻尼，提高的办法有：①设置旁路泄漏通道②采用正开口阀③增加负载的粘性阻尼

20、电液伺服阀的主要功能？信号转换、功率放大、伺服控制

21、单级电液伺服阀分为？动铁式单级伺服阀、动圈式单级伺服阀

22、位置反馈电液伺服阀中，按伺服阀芯位置的感受方法不同，可以分为？直接反馈、力反馈、弹簧对中（不常用）

23、当换向液动阻力较大的时候，应选用单级电液伺服阀还是多级电液伺服阀？为什么？（多级）

24、伺服阀控制线圈连接方式有哪几种？

①串联（2R, i/2）：额定电流和电控功率小，但易受电源电压变动的影响；②并联（R/2, i）：如果一个控制线圈因故障断开，系统也能继续工作。工作可靠性高，但易受电流电压变动的影响；③差动（i/2）：不易受电子放大器和电源电压变动的影响。

25、判断位置控制系统的稳定性判据是什么？