电液伺服系统及其控制文档概述
电液伺服系统
电液伺服系统电液伺服系统是一种将电气信号转换为液压能量的控制系统。
它通过控制液压阀的开启和关闭来调节液压执行器的工作状态，从而实现对机械装置的精确控制。
本文档将详细介绍电液伺服系统的结构、工作原理、常见问题及解决方案等内容。
一、系统结构1.1 主机部分主机部分是电液伺服系统的核心组成部分，包括电液转换器、伺服阀、传感器等。
其中，电液转换器将电信号转换为液压能量，伺服阀通过控制液压流量来控制液压执行器的运动，传感器用于监测执行器的位置和速度。
1.2 液压执行器液压执行器是电液伺服系统中的重要组成部分，主要包括液压缸和液压马达两种。
液压缸可将液压能量转换为机械能，实现直线运动；液压马达则可将液压能量转换为机械能，实现旋转运动。
1.3 控制部分控制部分由控制器和信号处理器组成，用于接收、处理和传输控制信号。
控制器可根据输入信号的变化调节伺服阀的开启度，从而实现对电液伺服系统的精确控制。
二、工作原理2.1 系统工作流程电液伺服系统的工作流程一般包括输入信号采样、信号处理、控制指令、伺服阀控制和液压执行器动作等步骤。
具体流程如下：（1）输入信号采样：传感器将液压执行器的位置和速度等信息转换为电信号，并传输给信号处理器。
（2）信号处理：信号处理器对输入信号进行滤波、放大等处理，将其转换为控制系统可识别的信号。
（3）控制指令：控制器根据输入信号的变化相应的控制指令。
（4）伺服阀控制：控制器根据控制指令调节伺服阀的开启度，控制液压系统的流量大小。
（5）液压执行器动作：伺服阀的控制信号作用于液压执行器，使其按照要求的位置和速度进行运动。
2.2 系统控制策略电液伺服系统可采用位置控制、速度控制和力控制等不同的控制策略。
其中，位置控制可实现对执行器位置的精确控制；速度控制可实现对执行器速度的精确控制；力控制可实现对执行器施加的力或扭矩的精确控制。
三、常见问题及解决方案3.1 液压系统压力不稳定可能原因：（1）供油系统压力不稳定。
伺服控制(电液伺服系统 )课件
（二）系统的闭环刚度特性
闭环惯性环节转折频率的无因次曲线
17
闭环振荡环节固有频率无因次曲线
当h和Kv/h较小时
nc h
18
当h和Kv/h较小时
2 nc 2 h — Kv / h
闭环振荡环节阻尼系数无因次曲线
19
系统频宽主要受h和h的影响 和限制，应适当提高h和 h ， 但过大的 h会降低nc，影响响
应速度。
电液位置控制系统闭环频率特性曲线
4）只有在工作频率接近谐振频率h时才有稳定性问题。当工作频率 接近h时，负载压力且也将接近ps了，也就是说压力趋于饱和，Kc变得很
大，阻尼系数比较高。
14
P116页使系统满足一定稳定要求的参数估算
由于以上几点原因，估算时一般可用
Kv
h
3
电液位置伺服系统难于得到较大的幅值稳定裕量Kg，而相位稳定
裕量 易于保证。
6
位置比较用电压比较代替 缸
电液伺服阀 液压能源
样板 给定
xi 位移 ei 比较eg 电伺服 I
传感器
- 放大器
ef
力矩 马达
液压 放大元件
扰动
液压 xp
执行件
位移 传感器1
A 双传感器阀控位置控制系统
7
由计算机图 形代替样板
程序 ei 比较eg
给定
-
ef
电液伺服阀 液压能源
电伺服 i 放大器
力矩 马达
11
将电液伺服阀看成比例环节
Kv
Ke Kd Ka Ksv iDm
TL
K V ce
iD K m
4
s
t
1
e ce
i +
电液伺服系统与自动控制
电液伺服系统与自动控制摘要：电液伺服系统是最基本和最常用的一种液压伺服系统，如机床工作台的位置、板带轧机的板厚、带材跑偏控制、飞机和船舶的舵机控制、雷达和火炮控制系统以及振动试验台等。
为了更好的实现电液伺服系统的自动控制，人们不断地研究适合于伺服系统的新的控制算法。
关键词：电液伺服系统；自动控制；伺服阀；控制算法前言电液伺服系统具有响应速度快、输出功率大、控制精确性高等突出优点，因而在航空航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到广泛应用。
随着电液伺服阀的诞生，使液压伺服技术进入了电液伺服时代，其应用领域也得到广泛的扩展。
1 电液伺服控制系统的组成电液伺服控制系统由液压控制、反馈测量和液压执行元件组成。
一个典型的液压伺服系统有以下特征: ①是一个跟随系统,液压缸位置由伺服阀阀芯位置确定; ②是一个放大系统,执行元件输出的力或者功率远远大于输入信号输入的力或者功率; ③是一个闭环系统,带反馈环节; ④是一个有误差系统,误差随输入信号产生,从而导致执行元件运动,系统通过反馈力图消除误差,如果误差消除不再产生,则系统也就停止工作了。
2 电液伺服控制的现状与发展简介我国的电液伺服发展水平目前还处在一个发展阶段，虽然在常规电液伺服控制技术方面，我们有了一定的发展。
但在电液伺服高端产品及应用技术方面，我们距离国外发达国家的技术水平还有着很大差距。
电液伺服技术是集机械、液压和自动控制于一体的综合性技术，要发展国内的电液伺服技术必须要从机械、液压、自动控制和计算机等各技术领域同步推进。
国内液压件的整体水平目前还比较落后，主要采用橡胶密封结构方式，易老化泄漏、体积笨重、集成度低。
随着机械精密加工技术的成熟，国外密封大都采用球面和锥面配合密封方式，结构简单，密封性能可靠。
今后改善国内液压件结构还需要在工艺性上下功夫，需要一个系统的完善过程。
作为电液转换的关键元件“电液伺服阀”，是电液伺服控制技术今后技术提升的关键环节。
电液伺服系统概述
课题
电液比例与伺服控制系统概述
能结合传统的多级调速与多级调压掌握电液比例控制系统的原理，并能明确两者之间的区别。
二、自主学习
1、了解电液比例与伺服控制技术的发展概况
2、某重型机床工作台的位置伺服系统
图1-1液压伺服控制系统原理图
图中展示的是液压缸输出位移对阀芯输入位移的跟随运动。
图1-2液压伺服系统工作原理方块图
通过以上学习，应分析出液压伺服系统具备以下工作特点：
电液比例控制系统分类及组成
难点
电液比例控制系统工作原理
教具
液压气动实验台、挂图、模型、多媒体
复习
提问
新知识点考查
液压气压系统的多级调速与多级调压原理
布置
作业
课后
回忆
备注
教员
教研室
主任批阅
系部审
查意见
项目一电液比例与伺服控制系统概述
一、提出任务
液压气压系统的多级调速与多级调压可用什么方法实现。
教学目的
图1-5开关型液压控制阀的多级速度控制系统
液比例调速阀1控制，阀1能够根据输入电流的大小自动控制输出流量，并与输入电流成比例。可方便的实现多级和无级调速。
图1-6开环比例速度控制系统
2、多级调压系统
⑴图1-7为采用传统的开关型电磁阀和溢流阀的多级压力控制系统。该回路可实现三级调压及液压卸荷功能。由于是开关型控制，系统会出现压力超调，而且采用元件也较多。
电液伺服控制系统概述
电液伺服控制系统概述摘要：电液伺服控制是液压领域的重要分支。
多年来，许多工业部门和技术领域对高响应、高精度、高功率——重量比和大功率液压控制系统的需要不断扩大，促使液压控制技术迅速发展。
特别是控制理论在液压系统中的应用、计算及电子技术与液压技术的结合，使这门技术不论在原件和系统方面、理论与应用方面都日趋完善和成熟，并形成一门学科。
目前液压技术已经在许多部门得到广泛应用，诸如冶金、机械等工业部门及飞机、船舶部门等。
关键词：电液伺服控制液压执行机构伺服系统又称随机系统或跟踪系统，是一种自动控制系统。
在这种系统中，执行元件能以一定的精度自动地按照输入信号的变化规律动作。
液压伺服系统是以液压为动力的自动控制系统，由液压控制和执行机构所组成。
一、电液控制系统的发展历史液压控制技术的历史最早可以追溯到公元前240年,一位古埃及人发明的液压伺服机构——水钟。
而液压控制技术的快速发展则是在18世纪欧洲工业革命时期,在此期间,许多非常实用的发明涌现出来,多种液压机械装置特别是液压阀得到开发和利用,使液压技术的影响力大增。
18世纪出现了泵、水压机及水压缸等。
19世纪初液压技术取得了一些重大的进展,其中包括采用油作为工作流体及首次用电来驱动方向控制阀等。
第二次世界大战期间及战后,电液技术的发展加快。
出现了两级电液伺服阀、喷嘴挡板元件以及反馈装置等。
20世纪50～60年代则是电液元件和技术发展的高峰期,电液伺服阀控制技术在军事应用中大显身手,特别是在航空航天上的应用。
这些应用最初包括雷达驱动、制导平台驱动及导弹发射架控制等,后来又扩展到导弹的飞行控制、雷达天线的定位、飞机飞行控制系统的增强稳定性、雷达磁控管腔的动态调节以及飞行器的推力矢量控制等。
电液伺服驱动器也被用于空间运载火箭的导航和控制。
电液控制技术在非军事工业上的应用也越来越多,最主要的是机床工业。
在早些时候,数控机床的工作台定位伺服装置中多采用电液系统(通常是液压伺服马达)来代替人工操作,其次是工程机械。
电液伺服系统的原理及应用
电液伺服系统的原理及应用一．电液伺服系统概述电液伺服系统在自动化领域是一类重要的控制设备，被广泛应用于控制精度高、输出功率大的工业控制领域．液体作为动力传输和控制的介质，跟电力相比虽有许多不甚便利之处且价格较贵，但其具有响应速度快、功率质量比值大及抗负载刚度大等特点，因此电液伺服系统在要求控制精度高、输出功率大的控制领域占有独特的优势。
电液伺服控制系统是以液压为动力，采用电气方式实现信号传输和控制的机械量自动控制系统。
按系统被控机械量的不同，它又可以分为电液位置伺服系统、电液速度伺服控制系统和电液力控制系统三种。
我国的电液伺服发展水平目前还处在一个发展阶段，虽然在常规电液伺服控制技术方面，我们有了一定的发展。
但在电液伺服高端产品及应用技术方面，我们距离国外发达国家的技术水平还有着很大差距。
电液伺服技术是集机械、液压和自动控制于一体的综合性技术，要发展国内的电液伺服技术必须要从机械、液压、自动控制和计算机等各技术领域同步推进。
二．电液伺服的组成电液控制系统是电气液压控制系统简称，它由电气控制及液压两部分组成。
在电子-液压混合驱动技术里，能量流是由电子控制，由液压回路传递，充分结合了电子控制和液压传动两者混合驱动技术的优点避免了它们各自的缺陷。
⑴电子驱动技术的特点①高精度、高效率，低能耗、低噪音②高性能动态能量控制③稳定的温度性能④能量再生及反馈电网⑤在循环空闲的时间没有能量损失⑵液压驱动技术的特点①高(力/功)密度②结构紧凑③液压马达（油缸）是大功率且经济的执行元件④在液压系统做压力控制的时候有明显的能量流失液压部分：以液体为传动介质，靠受压液体的压力能来实现运动和能量传递。
基于液压传动原理，系统能够根据机械装备的要求，对位置、速度、加速度、力等被控量按一定的精度进行控制，并且能在有外部干扰的情况下，稳定、准确的工作，实现既定的工艺目的。
（工控网）液压伺服阀是输出量与输入量成一定函数关系，并能快速响应的液压控制阀，是液压伺服系统的重要元件。
电液伺服系统的控制策略和性能分析
电液伺服系统的控制策略和性能分析电液伺服系统的控制策略和性能分析摘要：电液伺服系统是一种常用的工业控制系统，广泛应用于机械、航空、航天等领域。
在电液伺服系统中，液压元件是主要的执行元件，电液伺服系统的控制策略和性能分析是提高系统稳定性和响应速度的关键。
本文主要介绍了电液伺服系统的工作原理，常见的控制策略以及对系统性能的分析。
关键词：电液伺服系统；控制策略；性能分析；稳定性；响应速度1. 引言电液伺服系统以其高功率密度、可靠性和可调节能力成为许多应用领域的首选。
电液伺服系统的核心是液压传动装置，其将电信号转换为液压能量，通过液压缸或液压马达实现系统的运动控制。
因此，电液伺服系统的控制策略和性能分析对于提高系统的稳定性和响应速度至关重要。
2. 电液伺服系统控制策略2.1 比例控制比例控制是电液伺服系统中最简单和最常见的控制策略之一。
该策略通过调整比例阀的开度，使液压缸产生一定的运动。
在比例控制中，控制信号与反馈信号之间的差值乘以比例增益，得到输出信号。
2.2 积分控制积分控制是在比例控制的基础上加入积分环节，用于消除系统的静差。
在积分控制中，控制信号与反馈信号之间的积分值乘以比例增益，得到输出信号。
2.3 模糊控制模糊控制是一种具有自适应能力的控制策略，能够根据系统的动态特性调整控制策略。
模糊控制通过建立一组模糊规则，将输入信号映射到输出信号。
模糊控制的优点是对于非线性系统具有较好的控制效果。
2.4 自适应控制自适应控制是通过对系统参数进行估计和调整，实现对系统动态特性的自适应调节。
自适应控制可以根据系统的工作状态和性能要求，自动选择合适的控制策略。
自适应控制的优点是对于复杂系统具有较好的控制效果。
3. 电液伺服系统性能分析3.1 稳定性分析在电液伺服系统中，稳定性是一个重要的指标，它决定了系统是否能够保持预定的运动轨迹。
稳定性分析可以通过分析系统的传递函数、极点和频率响应来实现。
稳定性分析的目标是确定系统的稳定域和临界稳定性条件。
第6部分电液伺服控制系统32页PPT
3
6.1 概述
组成电液比例控制系统的基本元件：
1）指令元件 2）比较元件 3）电控器 4）比例阀 5）液压执行器 6）检测反馈元件
第6章 电液伺服控制系统
4
6.1 概述
6.1.2 电液比例控制系统的特点及组成
第控制的主要优点是： 1）操作方便，容易实现遥控 2）自动化程度高，容易实现编程控制 3）工作平稳，控制精度较高 4）结构简单，使用元件较少，对污染不敏感 5）系统的节能效果好。
第6章 电液伺服控制系统
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6.2 电液比例控制基本回路
2.采用先导式比例溢流阀的调压回路
第6章 电液伺服控制系统
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6.2 电液比例控制基本回路
3.电液比例减压控制系统
第6章 电液伺服控制系统
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6.2 电液比例控制基本回路
6.2.2 电液比例流量控制
电液比例速度调节三种方式： 1）比例节流调速 2）比例容积调速 3）比例容积节流调速
6.3 电液比例电控技术
（2）阶跃函数发生器
（3）双路平衡电路
第6章 电液伺服控制系统
22
6.3 电液比例电控技术
（4）初始电流设定电路
第6章 电液伺服控制系统
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6.3 电液比例电控技术
第6章 电液伺服控制系统
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6.3 电液比例电控技术
第6章 电液伺服控制系统
25
6.3 电液比例电控技术
第6章 电液伺服控制系统
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6.3 电液比例电控技术
6.3.3 比例控制放大器主要电路的构成、原理及功能
第6章 电液伺服控制系统
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6.3 电液比例电控技术
1.电源电路 比例控制放大器电源电路主要作用：从标准电源中获得和分离出比例控制 放大器正常工作所需的各种直流稳定电源，并且在电网电压、负载电流及环境 温度允许范围内变化，保证输出直流电压的稳定性。同时，还兼有电源电压极 性反接、过流、短路自保护自恢复等非熔断式保护功能，以保证比例控制放大 器的工作可靠性。
电液伺服控制器使用说明书
电液伺服控制器使用说明书电液伺服控制器使用说明书一、产品概述1.1 产品介绍本文档是电液伺服控制器的使用说明书，旨在为用户提供详细的产品信息和操作指导。
1.2 产品特点本电液伺服控制器具有以下特点：- 高精度：采用先进的控制算法和传感器技术，实现高精度控制。
- 高效能：具备优化的运动学算法，提高运动控制效率。
- 稳定性强：采用高品质的元器件和稳定的控制系统，保证系统的长时间稳定运行。
- 易于使用：配备友好的用户界面和操作指南，方便用户进行参数设置和操作。
二、产品安装与接线2.1 产品安装准备在进行产品安装之前，您需要准备以下工具和材料：- 螺丝刀- 螺丝- 螺母- 接线端子- 电缆2.2 产品安装步骤步骤1：准备好安装位置，确保其平整和稳定。
步骤2：将电液伺服控制器放置在安装位置，并使用螺丝固定。
步骤3：根据产品规格书和接线图，将相关电缆连接到控制器的接线端子上。
步骤4：检查接线是否正确连接，并确保连接牢固。
三、产品参数配置3.1 参数说明电液伺服控制器具有多种参数可供用户进行配置，包括但不限于：- 控制模式选择：位置控制、速度控制、力矩控制等。
- 响应速度调整：根据实际需求，调整伺服系统的响应速度。
- 限位设置：设置运动范围的限位，避免超出运动范围造成损坏。
- 反馈信号调整：根据实际运动需求，调整反馈信号的增益和灵敏度。
3.2 参数配置步骤步骤1：打开电液伺服控制器的电源，确保电源供应正常。
步骤2：通过控制器上的界面或软件，进入参数配置界面。
步骤3：根据实际需求，逐步配置各项参数，保存并应用配置。
四、产品操作指南4.1 控制器启停步骤1：按下控制器上的启动按钮，控制器开始运行。
步骤2：按下停止按钮，控制器停止运行。
4.2 控制模式切换步骤1：进入参数配置界面。
步骤2：选择控制模式选项。
步骤3：保存并应用配置。
4.3 运动指令输入步骤1：选择所需的运动指令类型（位置、速度、力矩等）。
步骤2：通过控制器上的界面或软件，输入运动指令。
第一章 电液比例与伺服控制系统概述
天津大学
机械工程学院
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1.2 电液伺服控制系统工作原理及特点
1.2.2 电液伺服控制系统特点
（1）功率重量比、力矩惯量比或力质量比大
电动机10倍 10～20倍
（2）固有频率高（电机1s，液压马达1/10s） （3）负载刚度大（精度高，受外界影响小） （4）负反馈的随动系统，靠偏差工作 （5）油液精度高（一般系统10μm，高性能3～5μm） （6）阀加工精度高，工艺性差，公差与配合严格（间隙2μm） （7）油液中空气、温升对控制精度影响大 （8）理论描述近似
（4）按系统的控制方式分类
开环控制、闭环控制 定值控制、程序控制、伺服控制（随动控制）
天津大学
机械工程学院
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1.4 电液比例与伺服控制系统的分类与组成
1.4.2 组成
天津大学
机械工程学院
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1.4 电液比例与伺服控制系统的分类与组成
1.4.2 组成
（1）指令元件：给定控制信号的产生与输入的元件。可以是机械、电气或 气动式，如电位器、计算机、靠模等。 （2）检测反馈元件：检测被控量或中间量，反馈回输入端。各种传感器。 （3）比较元件：将输入与反馈信号进行比较，得出偏差输入信号的元件。 （4）放大、转换、控制元件：将偏差或输入信号放大、转换成液压信号 （流量或压力），以控制液压执行元件运动的元件。放大器、阀等 （5）液压执行元件：产生调节动作、加于被控对象，实现调节任务的元 件。如液压缸、液压马达等。 （6）控制对象：被控制的机械设备或其它物体。 （7）其它：校正装置，不包含在液压回路中的液压能源等。
天津大学
机械工程学院
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1.3 电液比例控制系统工作原理及特点
1.3.2 电液比例控制系统特点
微机控制电液伺服测控系统使用说明书
目录第一章产品概述一构成 (4)二使用环境 (4)三重要技术指标 (4)第二章产品安装一硬件安装 (5)二驱动程序安装 (5)三软件安装 (7)四软件卸载 (8)第三章使用操作一主窗口 (9)二测量值显示窗口 (17)三曲线显示窗口 (18)四报告 (18)五实验控制面板 (20)第四章实验过程一实验前信息输入 (24)二实验操作 (24)三成果保存及曲线分析 (25)四实验报告 (26)第五章 WAW-100KN电液伺服万能实验机操作规程 (27)第六章故障解决 (28)第七章注意事项及保养 (29)附录1 T-800C测控卡使用阐明 (30)附录2 T-800A测量卡使用阐明 (37)附录3 调试软件使用阐明（一）概述 (39)（二）功能简介 (40)（三）调试措施简介 (48)第一章产品概述一构成：（本阐明书中波及控制部分旳内容不合用于微机屏显测量系统）T-PMC系列微机控制电液伺服实验机测控系统是采用先进旳微机程序控制、多通道信号测量、全数字闭环控制旳精密测控系统，由微型计算机、测控及测试程序软件、多功能测控板卡、驱动程序、模拟及数字传感器、电液比例阀组等构成。
主机采用不同旳夹具，能完毕多种材料在拉伸、压缩、弯曲、剪切等状态下旳力学性能实验；采用计算机控制全实验过程，能实时动态显示实验负荷值、位移值、变形值和实验时长及多种实验曲线；采用计算机进行数据解决分析，实验成果可自行保存，实验结束后可重新调出曲线，并能进行曲线比较和放大及其她分析功能；全中文旳Windows平台下旳实验软件，具有很强旳数据和图形解决功能，并能即时打印出完整旳实验报告和实验曲线。
具有上下限及超载等安全保护功能（微机屏显不具此功能）。
具有简便旳标定功能，可以便旳通过测试软件对设备进行标定工作。
具有测量值旳修正功能，对线性度不满足规定旳传感器可做多点线性修正。
二使用环境：1 室温在10～35℃范畴内；2 相对湿度低于80﹪；3 电源电压变化不超过额定电压旳±10﹪，电源频率50Hz；4 周边环境无明显电磁干扰；5 周边环境无冲击、无振动；6 周边环境无腐蚀性介质；7 应选用Win或XP计算机中文操作系统,内存应不小于64M。
注塑机电液伺服系统介绍
注塑机电液伺服系统介绍注塑机电液伺服系统主要由电机、数控器、液压泵、液压阀和传感器等组成。
其中，电机负责驱动注塑机的运动，数控器控制电机的转速和转矩，液压泵提供所需的液压能源，液压阀控制液压流量和压力，传感器用于检测和反馈系统的运动状态。
1.高精度控制：注塑机电液伺服系统可以精确控制注塑机的运动速度、位置和力量等参数，能够实现高精度的塑件加工。
2.快速响应：注塑机电液伺服系统的响应速度非常快，可以在毫秒级别内实现动作的切换和调整，提高了注塑机的工作效率。
3.稳定可靠：注塑机电液伺服系统具有稳定性强的特点，可以保证注塑机在长时间运行中的稳定性和可靠性。
4.能耗低：由于注塑机电液伺服系统能够根据工况要求精确调整能量的输出，因此能够降低能源消耗，提高能源利用率。
首先，数控器接收操作员的指令，经过处理后发送给电机控制器。
电机控制器控制电机的转速和转矩，通过电机的旋转来驱动液压泵。
液压泵将液压油从油箱中吸入并压力升高，然后通过液压阀控制液压流量和压力，进一步驱动液压执行器。
液压执行器将液压能转化为机械能，在注塑机的关闭模具行程、施加注塑压力和模具开启行程的同时，调整液压阀的工作状态以实现精确控制。
同时，系统还会通过传感器实时检测注塑机的运动状态，并将相关数据反馈给数控器进行处理。
数控器根据传感器的反馈信号进行计算和控制，根据预设的工艺参数调整系统的运动参数，以实现所需的注塑加工效果。
总结来说，注塑机电液伺服系统是一种用于控制注塑机运动的高精度、快速响应和稳定可靠的控制系统。
它结合了电气和液压技术，通过电驱动和液压执行器实现注塑机的精确运动控制。
这种系统在注塑机械领域具有广泛的应用前景，并且在提高注塑加工效率和产品质量方面起着重要作用。
机械工程中的电液伺服系统控制与优化
机械工程中的电液伺服系统控制与优化一、引言电液伺服系统是机械工程中常用的一种控制系统，在许多工业领域中广泛应用。
该系统通过电气信号控制液压执行器完成各种运动任务，具有精密度高、动力输出大等优点。
本文将探讨电液伺服系统的控制和优化方法。
二、电液伺服系统的基本原理电液伺服系统由电源、电液转换器、执行器和控制器组成。
电源产生电信号，经过电液转换器将电信号转换为液压能，然后通过执行器驱动负载完成所需动作。
控制器会不断检测执行器位置与期望位置的差异，并发送控制信号，使执行器对负载进行调整。
三、电液伺服系统的控制方法1. PID控制PID控制是电液伺服系统中最常用的控制方法之一。
该方法通过比较系统输出与期望输出，计算误差信号后进行比例、积分和微分运算，输出控制信号，实现位置、速度或力的闭环控制。
PID控制具有简单、稳定的特点，但对系统参数变化敏感，需要根据不同任务进行参数调整。
2. 模糊控制模糊控制是一种基于经验和直觉的控制方法，适用于电液伺服系统中存在非线性和不确定性的情况。
该方法利用模糊推理和模糊规则来处理控制问题，具有自适应性强、鲁棒性好的特点。
模糊控制的关键是建立良好的模糊规则库，根据具体需求进行规则库的设计。
3. 自适应控制自适应控制是指根据系统实时状态自动调整控制参数的控制方法。
对于电液伺服系统来说，自适应控制可以根据系统参数的变化对PID参数进行在线调整，以提高系统的响应速度和稳定性。
自适应控制方法包括模型参考自适应控制和直接自适应控制两种。
四、电液伺服系统的优化方法1. 参数优化电液伺服系统的参数优化是提高系统性能的关键步骤之一。
通过调整控制器参数、阀门开口度等参数，可以使系统的响应速度更快、精度更高。
参数优化的方法包括试验法、优化算法等。
试验法是一种通过实验不断调整参数的方法，虽然较为耗时，但效果较为直观。
而优化算法则是利用数学方法和计算机模拟，通过迭代计算得到最佳参数组合。
2. 系统建模与仿真系统建模与仿真是电液伺服系统优化的重要手段之一。
电液伺服控制
电液伺服控制1. 引言电液伺服控制是一种在工业自动化领域广泛应用的控制技术，通过控制电液伺服系统的输出来实现对机械装置的精确控制。
本文将介绍电液伺服控制的基本原理、控制策略和应用领域。
2. 电液伺服系统结构电液伺服系统由执行机构、传感器、控制器和液压装置等组成。
执行机构一般由液压缸和阀门组成，传感器用于对执行机构的运动状态进行反馈，控制器根据传感器反馈的信息进行计算和决策，液压装置则负责产生并传递液压能量。
3. 电液伺服控制原理电液伺服控制的基本原理是通过改变液压系统的压力和流量来实现对执行机构的运动控制。
控制器根据预定的信号和传感器反馈的信息计算出对应的控制指令，然后通过控制阀控制液压系统的工作状态，从而实现对执行机构的控制。
4. 电液伺服控制策略电液伺服控制有多种控制策略，常见的包括位置控制、速度控制和力控制。
位置控制是通过对液压缸的运动位置进行控制，实现对机械装置位置的精确控制。
速度控制则是控制液压缸的运动速度，实现对机械装置运动速度的精确控制。
力控制则是控制液压系统的输出力，实现对机械装置施加的力的精确控制。
5. 电液伺服控制的特点电液伺服控制具有以下特点：•高精度：电液伺服控制可以实现对机械装置位置、速度和力的精确控制，满足工业自动化对精度的要求。
•响应快：电液伺服控制系统的响应速度较快，可以实现快速而准确的控制。
•高可靠性：电液伺服系统采用液压传动，具有较高的可靠性和稳定性。
•适应性强：电液伺服控制适用于各种不同工况和负载情况下的控制需求。
6. 电液伺服控制的应用领域电液伺服控制广泛应用于各个工业领域，包括机床、起重机械、注塑机、机器人等。
在机床行业中，电液伺服控制可实现高精度的切削加工；在起重机械领域，电液伺服控制可以实现大力矩的精确控制，提高起重机械的工作效率；在注塑机和机器人领域，电液伺服控制可以实现高速、灵活的动作控制，提高生产效率和产品质量。
7. 总结电液伺服控制是一种在工业自动化领域应用广泛的控制技术，通过控制液压系统的输出来实现对机械装置的精确控制。
电液伺服控制系统
12
m
1 Dm
QL
Kce Dm2
1
Vt
4e Kce
s
s2
h
2 h h
s
1
s
TL i
电液控制技术-电液伺服控制系统
电液位置伺服系统
一、电液位置伺服系统的方框图与传递函数
自整角机
us
θi
θL
相敏 放大器
ug
t
齿轮传动比
i m L
功率 放大器
t
Δi 力矩马达 电液伺服阀 液压马达 θm
电液伺服控制系统的类型 与性能评价指标
二、电液伺服控制系统的性能评价指标
2、动态特性指标 （1）时域性能指标
超调量 调节时间 峰值时间 衰减比 振荡次数
4
电液控制技术-电液伺服控制系统
电液伺服控制系统的类型 与性能评价指标
二、电液伺服控制系统的性能评价指标
2、动态特性指标 （2）频域性能指标
J 0 t e(t)dt
e(t)dt
J
0
0 x(t)dt
7
电液控制技术-电液伺服控制系统
电液位置伺服系统
电液位置伺服系统是最基本和最常用的一种
液压伺服系统，其输入是电信号，输出是机械位 移信号，常用在机床工作台的位置控制、板带轧 机的板厚控制、飞机和船舶的舵机控制等方面。
电液位置伺服系统分阀控电液位置伺服系统 和泵控电液位置伺服系统。
自整角机
相敏 放大器
功率 放大器
Δi
力矩马达
us
ug
电液伺服阀
液压马达
t
t
θi
θL
θm
电液伺服阀传递函数
TL 负 载
电液伺服控制及其应用
第2章电液伺服控制技术及应用电液伺服系统是一种采用电液伺服机构，根据液压传动原理建立起来的自动控制系统。
在这种系统中，执行元件的运动随着控制信号的改变而改变。
2.1 电液伺服阀伺服阀通过改变输入信号，连续的、成比例地控制液压系统的流量或压力。
电液伺服阀输入信号功率很小(通常仅有几十毫瓦)，功率放大系数高；能够对输出流量和压力进行连续双向控制。
其突出特点是：体积小、结构紧凑、直线性好、动态响应好、死区小、精度高，符合高精度伺服控制系统的要求。
电液伺服阀是现代电液控制系统中的关键部件，它能用于诸如位置控制、速度控制、加速度控制、力控制等各方面。
因此，伺服阀在各种工业自动控制系统中得到了越来越多的应用。
2.1.1 工作原理及组成1 基本组成与控制机理电液伺服阀是一种自动控制阀，它既是电液转换组件，又是功率放大组件，其功用是将小功率的模拟量电信号输入转换为随电信号大小和极性变化、且快速响应的大功率液压能[流量(或)和压力]输出，从而实现对液压执行器位移(或转速)、速度(或角速度)、加速度(或角加速度)和力(或转矩)的控制。
电液伺服阀通常是由电气一机械转换器、液压放大器(先导级阀和功率级主阀)和检测反馈机构组成的(见图2-1)。
图2-1 电液伺服阀的组成2 电气—机械转换器电气—机械转换器包括电流—力转换和力—位移转换两个功能。
典型的电气—机械转换器为力马达或力矩马达。
力马达是一种直线运动电气一机械转换器，而力矩马达则是旋转运动的电气—机械转换器。
力马达和力矩马达的功用是将输入的控制电流信号转换为与电流成比例的输出力或力矩，再经弹性组件(弹簧管、弹簧片等)转换为驱动先导级阀运动的直线位移或转角，使先导级阀定位、回零。
通常力马达的输入电流为150～300mA，输出力为3～5N。
力矩马达的输入电流为10~30mA，输出力矩为0.02～0.06N·m。
伺服阀中所用的电气一机械转换器有动圈式和动铁式两种结构。
电液伺服系统的控制研究
电液伺服系统的控制研究随着工业技术的发展，电气化技术的应用越来越广泛。
在许多工业领域，如汽车、航空、机械制造等，电液伺服系统已成为关键的技术。
电液伺服系统由电液转换器、执行机构、传感器、控制电路等组成，其主要功能是对加工、制造、运动等的精准控制。
本文将从控制理论的角度来探讨电液伺服系统的控制研究。
一、电液伺服系统的基本原理电液伺服系统的基本原理是利用电、液两种能量进行转换，实现机械运动的控制。
电液伺服系统的核心是电液转换器，即电液伺服阀。
电液伺服阀是将电信号与液压传动结合起来的一种装置。
由于其结构简单、反应快速、功率大等特点，电液伺服阀已经成为控制液压执行机构的主要手段。
二、电液伺服系统的特点电液伺服系统具有许多特点。
首先，电液伺服系统可以实现高速、高精度的运动控制。
在机械制造、运动控制等领域，其精度要求非常高，而电液伺服系统正是能够满足这种需求的。
其次，电液伺服系统具有良好的可靠性和稳定性。
电液伺服系统采用了多种控制算法来保证系统的稳定性和可靠性。
再次，电液伺服系统可以实现自动控制和智能控制。
传感器可以采集实时数据，并传输给控制器，控制器可以根据数据进行智能控制，实现自动运动控制。
三、电液伺服系统的控制方法在电液伺服系统中，主要的控制方法有位置控制、速度控制和力控制。
1、位置控制位置控制是通过控制电液伺服系统的液压执行机构，实现机械运动轨迹和位置的控制。
对于位置控制，通常采用PID控制算法。
PID控制算法是一种经典的控制算法，能够快速响应和精确控制。
2、速度控制速度控制是控制电液伺服系统的液压执行机构，实现机械运动的速度控制。
对于速度控制，可以采用PD控制算法。
PD控制算法结合了位置控制和速度控制两种控制方法，能够实现更加精准的速度控制。
3、力控制力控制是通过控制电液伺服系统的液压执行机构，实现机械运动的力量控制。
对于力控制，通常采用PID控制算法或者模糊控制算法。
力控制通常用于机械加工、焊接等领域，可以实现更为精确的力量控制。
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电液系统及其控制1概述1.1电液控制系统工作原理及组成一.工作原理电液控制系统又称电液伺服系统,是以电气信号为输入,以液压信号为输出,电气检测传感器元件为反馈构成闭环控制系统.由于是电气和液压相结合,因而系统可发挥两者的优点.电气信号便于测量转换放大处理校正,电气检测传感器元件便于检测各种物理量,且快速和多样性;液压信号输出功率大速度快,执行元件具有惯性小等优点.所以结合起来的电液控制系统具有控制精度高,响应速度快,信号处理灵活,输出功率大,结构紧凑,重量轻等优点.输入电气信号通常有电位器,电子放大器,PLC控制器和计算机等. 电气检测传感器元件通常有位置传感器,压力传感器, 速度传感器,编码器等元件. 输出是以液压动力执行元件(油缸和马达)和伺服元件组成的反馈控制系统.如图所示:在此系统中,输出量(位移,力,速度等)通过反馈传感器(位移传感器,力传感器,速度传感器等)能自动地快速地准确地反映其变化.并与原先的给定的给定量进行比较,再放大输入给伺服阀,改变其阀芯位移,从而控制输出的压力和流量,驱动执行元件运动,直至输人量与输出量一致为止.举例:1.阀控式电液位置控制伺服系统(如上图)图中所示为双电位器电液位置控制伺服系统的工作原理图.该系统控制工作台的位置,使其按指令电位器给定的规律变化.系统由指令电位器, 反馈电位器,电子放大器,电液伺服阀,液压缸和工作台组成.其工作原理如下:指令电位器将位置指令xi转换成指令电压ur,被控制的工作台位置xp由反馈电位器检测转换成反馈电压ui.两个线性电位器接成桥式电路,从而得到偏差电压ue=ur-uf.当工作台位置xp与指令位置xi一致时,电桥输出偏差电压ue=0,此时伺服放大器输出电流为零, 电液伺服阀处于零位,没有流量输出,工作台不动.当指令电位器位置发生变化,如向右移动一个位移Oxi,在工作台位置发生变化之前, 电桥输出偏差电压ue=KOx,偏差电压经伺服放大器放大后变为电流信号去控制电液伺服阀, 电液伺服阀输出压力油到液压缸,推动工作台右移.随着工作台的移动, 电桥输出偏差电压逐渐减小,当工作台移动Oxp等于指令电位器位移Oxi时, 电桥输出偏差电压为零, 工作台停止移动.反之亦然.系统的工作原理方块图如下:2.泵控式电液速度控制伺服系统该系统的液压动力执行元件由变量泵和液压马达组成,变量泵既是液压能源又是液压控制元件.由于操纵变量机构所需要的力较大,通常采用一个小功率的液压放大装置作为变量控制机构.如图所示为一泵控式电液速度控制伺服系统的原理图.图中所示系统采用阀控式电液位置控制机构作为泵的变量控制机构. 液压马达的输出速度由测速发电机检测,转换为反馈电压信号uf,与输入指令电压信号ur相比较,得出偏差电压信号ue=ur-uf,作为变量控制机构的输入信号.当速度指令为ur0时, 负载以某个给定的转速w0工作,测速机输出反馈电压uf0,则偏差电压ue0=ur0-uf0,这个偏差电压对应于一定的液压缸位置,从而对应于一定的泵流量输出,此流量为保持负载转速w0所需的流量.如果负载变化或其它原因引起转速变化时,则uf 不等于uf0,假如w大于w0,即uf大于uf0,则ue=ur0-uf小于ue0,使液压缸输出位移减小,使泵输出流量减小,液压马达转速自动下调至给定值.反之,如果转速下降,则uf小于uf0,则ue=ur0-uf大于ue0,使液压缸输出位移增大,使泵输出流量增大,液压马达转速自动回升至给定值.结论: 速度指令一定时, 液压马达转速保持恒定;速度指令变化时, 液压马达转速也相应变化.系统的工作原理方块图如下:二.电液伺服控制系统组成1.输入元件---其功用是给出输入信号加于系统的输入端.可以是机械的,电气的等如靠模,电位器,计算机等.2.反馈测量元件---测量系统输出并转换为反馈信号.如各类传感器(位置传感器,压力传感器,速度传感器等).3.比较元件---将输入信号与反馈信号进行比较,给出偏差信号.4.放大转换元件---将偏差信号放大,转换成液压信号.妲伺服放大器,电液伺服阀等.5.执行元件---产生调节动作加于控制对象上,如液压缸和液压马达等.6.控制对象---被控制的设备等,即负载.7.液压能源装置及各种校正装置等.1.2电液伺服控制的分类电液伺服控制系统可按不同的原则分类,基本上有五大类.一.按被控对象的物理量名称分类1.位置伺服控制系统主要是控制被控对象的位置精度的伺服控制系统,妲机床工作台的位置,板带轧机的板厚,振动试验台等系统.2.速度伺服控制系统主要是控制被控对象的速度精度的伺服控制系统,如原动机的调速,雷达天线的速度控制等.3.力伺服控制系统以力为被调量的伺服控制系统,如材料试验机,轧机张力控制系统等.二.按执行元件的控制方式分类1.阀控式伺服控制系统利用伺服阀控制的伺服控制系统称为阀控式伺服控制系统.它又可分为阀控缸系统和阀控马达系统两种.其优点是响应速度快,控制精度高,结构简单.缺点是效率低.2.容积式伺服控制系统利用变量泵或变量马达控制的伺服控制系统称为容积式伺服控制系统.它又可分伺服变量泵系统和伺服变量马达系统.三.按系统输入信号的变化规律分类1. 定值控制系统当系统输入信号为定值时称为定值控制系统.它的任务是将系统的实际输出量保持在希望值上.2. 程序控制系统当系统输入信号为按预先给定的规律变化时称为程序控制系统..3. 伺服控制系统伺服控制系统又称随动系统,其输入信号是时间的未知函数,而输出量能够准确快速地复现输入量的变化规律.四.按信号的方式分类1.模拟信号控制系统系统中全部信号都是连续的模拟量的系统称之.2.数字信号控制系统系统中全部信号都是数字量的系统称之.3. 数字-模拟混合控制系统系统中部分信号是数字量部分信号是模拟量的系统称之.五.按信号传递介质的形式分类1.机液伺服控制系统输入信号给定,反馈测量和比较均用机械构件实现的系统称之.2.电液伺服控制系统用液压动力元件,偏差信号的检测校正和初始放大等均用电气电子元件实现的系统称之.1.3电液伺服控制的优缺点一. 电液伺服控制的优点1.液压元件功率-重量比和力矩-惯量比（力-质量比）大，因而结构紧凑，体积小，重量轻，用于中大型功率系统优点更明显.比较举例：电气元件：最小尺寸取决于有效磁通密度，而有效磁通密度又受磁性材料的磁饱和限制；功率损耗产生的发热量散发又比较困难.因此功率-重量比和力矩-惯量比小，结构尺寸大.液压元件：功率损耗产生的发热量由油带到散热器去散热，其最小尺寸取决于最大工作压力，而工作压力可以很高（通常可达32MPa）,因而元件尺寸小,重量轻, 功率-重量比和力矩-惯量比大.同功率:液压泵重量/电动机重量=10%-20%液压泵尺寸/电动机尺寸=12%-13%液压马达功率重量比=10倍相当容量的电动机液压马达力矩-惯量比=10-20倍电动机2.液压动力元件快速性好,系统响应快.加速能力强,能高速起动和制动.3.液压伺服系统抗负载的刚度大.二. 电液伺服控制的缺点1.液压元件抗污染能力差,对工作介质清洁度要求高.工作介质随温度变化而变化,对系统性能有影响.2. 液压元件制造精度高,成本高,且若元件的密封制造使用不当,易外漏,造成环境污染.3.液压能源传输不如电气系统方便2 电液伺服阀电液伺服阀是电液伺服系统中的主要元件,它既是电液转换元件,又是功率放大元件.它能够把微小的电信号转换成大功率的液压能(流量和压力),是电液伺服控制系统的核心和关键.电液伺服阀的输入信号是由电气元件来完成的,由它再转换成液压流量和压力,输出给执行机构,实现对执行机构各物理量的控制.2.1电液伺服阀的组成与分类一.组成电液伺服阀通常由力矩马达,液压放大器,反馈机构三部分组成.以下图的两级中力反馈式电液伺服阀为例,简单介绍如下:图中上半部为力矩马达,下半部为液压放大器(由四通滑阀组成的液压放大器), 反馈机构则由反馈杆11组成.它们的作用分别是:1.力矩马达(力马达)将输入的电信号转换成力矩或力控制液压放大器运动.2.液压放大器控制液压能源流向执行机构的流量和压力.3.反馈机构使伺服阀输出的流量和压力获得与输入信号相应的特性.二.分类电液伺服阀的种类很多,按不同的结构和机能常有以下几种分类:1.按输出量的控制功能分有:电液流量伺服阀---主要控制输出的液流流量特性,即在额定输入信号范围内,具有线性流量控制特性.电液压力伺服阀---在额定输入信号范围内,具有线性压力控制特性.电液压力-流量伺服阀---在额定输入信号范围内,具有线性压力-流量控制特性.2.按液压放大器的级数分有:单级伺服阀---只有一级放大元件.结构简单,价格低廉,但输出力和力矩小,输出流量小,对负载变化敏感.用于低压小流量和负载变化不大的场合.两级伺服阀---有两级放大元件.它克服了单级伺服阀的缺点,是最常用的型式.三级伺服阀---由一个两级伺服阀作前置级,控制第三级功率滑阀.通常只用于大流量(200L/min)以上的场合.3.按第一级阀的结构分有:滑阀---第一级阀的结构是滑阀.此类阀流量和压力增益高,输出流量大,对油清洁度要求较低.但加工复杂,分辨率低,响应慢,滞环较大,阀芯受力大.喷咀挡板--- 第一级阀的结构是喷咀挡板. 此类阀灵敏,动态响应快,线性度好.但对油清洁度要求高,挡板受力小,驱动功率小.射流管--- 第一级阀的结构是射流管阀. 此类阀抗污染强,但动态响应慢,受油温响应大.4.按反馈形式分有:滑阀位置反馈---利用滑阀的位置反馈的阀,常用的有直接位置反馈,机械位置反馈,位置电反馈,位置力反馈等.直接位置反馈---阀芯位移通过反馈杆与挡板相连,构成滑阀位移力反馈.常用于两级伺服阀.机械位置反馈---将功率级滑阀的位移通过机械机构反馈到前置级.位置电反馈---将功率级滑阀的位移通过位移传感器反馈到伺服阀的放大器输入端,实现功率级滑阀阀芯定位.2.2 力矩马达力矩马达是将电信号转换成机械运动的一种电气-机械转换.一.力矩马达工作原理利用电磁原理,由永久磁铁(或激磁线圈)产生极化磁场,而电信号通过控制线圈产生控制磁场,两个磁场相互作用,产生与控制信号成比例并能反映控制信号的极性的力或力矩,使其运动部分产生直线位移或角位移的机械运动.二.力矩马达分类1. 根据运动形式分1) 角位移马达--力马达,可移动件是直角位移.2) 直线位移马达—力马达,可移动件是直线位移.2.按可动件结构分1)动铁式---可动件是衔铁.2)动圈式---可动件是控制线圈.3.按极化磁场产生的方式分1)永磁式---利用永久磁铁建立极化磁通.2)非极磁式---无专门的极磁线圈,两个控制线圈差动连接,利用常值电流产生极化磁通.3)固定电流极磁式---利用固定电流通过极磁线圈建立极化磁场.三.力矩马达要求1.能产生足够的输出力和行程,且要求体积小,重量轻.2.动态性能好,响应速度快.3.直线性好,死区小,灵敏度高,磁滞小.4.抗震,抗冲击,不受环境温度和压力影响.四.典型力矩马达1. 永磁动铁式力矩马达1)组成下图所示为一种常用的永磁动铁式力矩马达工作原理图,它由永久磁铁(2),上下导磁体(3,5),衔铁(4),弹簧管(1),控制线圈(两个控制线圈套在衔铁上).2)工作原理永久磁铁将上下导磁体磁化,一个为N极, 一个为S极.无信号电流时,即两个控制线圈的电流i1=i2,衔铁在上下导磁体的中间位置,由于力矩马达结构是对称的, 永久磁铁在四个工作气隙中所产生的极化磁通是一样的,使衔铁两端所受的电磁吸力相同,力矩马达无力矩输出.当有信号电流通过控制线圈时,线圈产生控制磁通(其大小和方向取决于信号电流的大小和方向).假设i1>i2,如上图所示,在气隙1,3中控制磁通与极化磁通方向相同,而在气隙2,4中控制磁通与极化磁通方向相反,因此气隙1,3中其控制磁通与永久磁铁磁通合成大于气隙2,4中控制磁通与极化磁通的合成,于是衔铁上产生顺时针方向的电磁力矩,使衔铁绕弹簧管转动中心顺时针方向转动.当弹簧管变形产生的反力矩与电磁力矩相平衡时,衔铁停止转动.如果信号电流反向,则电磁力矩也反向,衔铁向反方向转动.电磁力矩的大小与信号电流的大小成比例,衔铁的转角也与信号电流成比例.因此调节信号电流便可调节电磁力矩的大小,也就调节衔铁的转角大小.2.永磁动圈式马达1)组成永久磁铁,可动线圈,对中弹簧等.2)工作原理图所示为一种常见的结构原理图图中,永久磁铁在工作气隙中形成极化磁通,当控制信号电流加到线圈上时,线圈就会受到电磁力的作用克服弹簧力和负载力而运动.线圈的位移与控制电流成比例.因此输入信号电流就会得到电磁力,且呈正比关系,具有线性特性.3.动铁式力矩马达与动圈式力马达比较动铁式力矩马达动圈式力马达磁滞大磁滞小工作行程小工作行程大输出力矩大,弹簧刚度大,. 输出力矩小,固有频率低.固有频率高同功率体积小, 价格高同功率体积大,价格低五.力矩马达的数学模型（电磁力矩计算）1) 永磁动铁式力矩马达的数学模型（电磁力矩计算）电磁力矩是由于控制线圈输入电流,在衔铁产生了控制磁通而形成的.因此需先求出力矩马达的控制电流.通过力矩马达的磁路分析可求出电磁力矩的计算公式.a.力矩马达的控制电流参看永磁动铁式力矩马达的工作原理图,在其工作时, 两个控制线圈由一个放大器供电,其常值电压Eb在每个控制线圈中产生的常值电流I0大小相等方向相反.当放大器有输入电压时,两个控制线圈的电流分别为:I1= I0+iI2= I0-i式中i1 i2--- 每个控制线圈中的电流;I0---每个控制线圈中的常值电流i---每个控制线圈中的信号电流;两个控制线圈的差动电流为Δi=i1-i2=2I=i c(1)I c ---输入马达的控制电流b. 衔铁中产生的控制磁通根据力矩马达的磁路原理图,应用磁路的基尔霍夫第二定律可得气隙的合成磁通, 继而应用磁路的基尔霍夫第一定律求出衔铁磁通：φa=φ1-φ2=2φgθ（a/Lg）+Δi（Nc/ Rg）式中φa ---衔铁磁通;φg ---衔铁在中位时气隙的极化磁通;θ---衔铁转角; a ---衔铁转动中心到磁极面中心的距离;Lg ---衔铁在中位时每个气隙的长度;Rg ---工作气隙的磁阻;NcΔi---永久磁铁产生的控制磁动势;c. 作用在衔铁上的电磁力矩根据马克斯威尔公式计算衔铁在磁场中所受的电磁吸力,可得由控制磁通和极化磁通相互作用在衔铁上产生的电磁力矩简化式为Td=KtΔi+Kmθ式中Td ---作用在衔铁上的电磁力矩;Kt---力矩马达的中位电磁力矩系数;Km---力矩马达的中位磁弹簧刚度;从式中可看出,在衔铁中产生的控制磁通以及由此产生的电磁力矩比例于差动电流.2) 永磁动圈式力马达的数学模型（电磁力矩计算）参见永磁动圈式力马达的工作原理图,力矩马达的可动线圈悬置于工作气隙中,永久磁铁在工作气隙中形成极化磁通,当控制电流加到线圈上时,线圈就会受到电磁力的作用而运动.其运运动方向和电流方向按左手定则判断.线圈上的电磁力克服弹簧力和负载力,产生一个与控制电流成比例的位移.由于电流方向与磁通方向垂直,根据载流导体在均匀磁场中所受的电磁力公式,可得力马达线圈所受的电磁力:F=BgлDNcic=Ktic式中F---线圈所受的电磁力;K t---电磁力系数F=BgлDNcN c---控制线圈的匝数.B g---工作气隙中的磁感应强度;D---线圈的平均直径;I c---通过线圈的控制电流.结论: 永磁动圈式力马达的电磁力与控制电流成正比,具有线性特性.2.3 液压放大元件电液伺服阀另一个组成部分是液压放大器,它是一种以机械运动来控制流体动力的元件.它将力矩马达(或力马达)输出的机械运动(转角或位移)转换为液压信号(液体的流量和压力)输出,并进行了功率放大.液压放大元件是伺服系统中的一种主要控制元件,其静动态特性对系统的性能影响很大.且结构简单,单位体积输出功率大,工作可靠和动态性能好.一.液压放大元件的种类液压放大元件有滑阀,喷咀挡板阀和射流管阀等.二.滑阀滑阀是靠节流原理工作的.它借助于阀芯与阀套间的相对运动改变节流口面积的大小,对流体流量或压力进行控制.滑阀结构形式多,控制性能好,在电液系统中应用最广泛.1.滑阀的结构及分类(1)按进出阀的通道数划分它与液压方向阀的通道数一样,有四通阀,三通阀和二通阀.四通阀有一个进油口,一个回油口,两个控制口.可用来控制双作用液压缸或马达.如图a所示.三通阀有一个进油口,一个回油口,一个控制口.只可用来控制差动液压缸.如图b所示.图b 三通阀图c 二通阀二通阀一个进油口,只有一个可变节流口,须和一个固定节流孔配合使用,才能用来控制差动液压缸. 如图c所示.(2)按滑阀的工作边数划分a.四边滑阀--与上对应四通阀有四个可控的节流口,又称四边滑阀,控制性能最好.如上图a所示.b. 双边滑阀--三通阀有两个可控的节流口,又称双边滑阀, 控制性能居中. 如上图b所示.c. 单边滑阀--单边滑阀只有一个可控的节流口, 控制性能最差.(3)按滑阀的预开口型式划分按滑阀阀芯在中位时,阀芯凸肩与阀套槽宽的几何尺寸关系划分有:a.正开口--阀芯凸肩与阀套槽宽的几何尺寸是负重叠的(即阀芯凸肩宽度大于阀套槽宽),参见图a.b.零开口--阀芯凸肩与阀套槽宽的几何尺寸是零重叠的(即阀芯凸肩宽度等于阀套槽宽),参见图b.c.负开口--阀芯凸肩与阀套槽宽的几何尺寸是正重叠的(即阀芯凸肩宽度小于阀套槽宽),参见图c.图a 正开口图b 零开口图c 负开口.阀的预开口形式对其性能,特别是零位附近特性影响很大.如下图所示:零开口阀具有线性流量增益特性,性能比较好.负开口阀由于流量增益特性有死区,将引起稳态误差,有时还可能引起游隙,从而产生稳定性问题.正开口在正开口区内外的流量增益变化大,压力灵敏度低,零位泄漏量大.图不同开口形式的流量特性1-零开口2-正开口3-负开口2.滑阀静态特性滑阀静态特性是指稳态情况下,阀的负载流量qL, 负载压力pL和滑阀的位移xv三者之间的关系,即qL=f(pL, xv).它表示滑阀的工作能力和性能,对系统的静动态特性计算有重大意义.阀的静态特性可用方程(压力－流量方程),曲线或特性参数(阀的系数)表示.(1) 滑阀静态特性a.压力－流量方程滑阀的控制流量可由滑阀节流口流量公式表示,其流量是阀芯位移和节流口的压降的函数.为了使问题简化,在推导压力－流量方程时,作了以下假设:a)液压能源是理想的恒压源,供油压力Ps为常数,回油压力P0为零.b)忽略管道和阀腔内的压力损失.c)假定液体是不可压缩的.d)假定阀各节流口流量系数相等.e)阀的窗口都是匹配和对称的.根据节流口流量公式,以四边滑阀为例,可推导出压力－流量方程:负载流量为QL=CdA2√1/ρ(ps - pL)- CdA1√1/ρ(ps + pL)式中Cd-为流量系数,ρ-为油密度, (ρ=870Kg/m3)A1- 为节流口1的面积;A2-为节流口2的面积;ps –为恒压油源压力pL-为负载压力,pL=p1-p2.供油流量为Qs=CdA2√1/ρ(ps - pL)+ CdA1√1/ρ(ps + pL)b.滑阀的静态特性曲线a)流量特性曲线阀的流量特性是指负载压降等于常数时, 负载流量与阀芯位移之间的关系,其图形表示即为流量特性曲线. 负载压降为0时的流量特性称空载流量特性.相应的曲线为空载流量特性曲线,如图a所示.图a 空载流量特性曲线图图b 压力特性曲线b)压力特性曲线阀的压力特性是指负载压降等于常数时, 负载压降与阀芯位移之间的关系,其图形表示即为压力特性曲线.通常所指的压力特性是指负载流量为0时的压力特性,相应的曲线为压力特性曲线,如图b所示.c)压力-流量特性曲线阀的压力-流量特性曲线是指阀芯位移一定时, 负载流量与负载压降之间关系的图形. 如下图所示为理想零开口四边滑阀的压力-流量特性曲线族.它全面描述了阀的稳态特性,并可获得阀的全部性能参数.阀在最大位移下的压力-流量特性曲线可以表示阀的工作能力和规格.当负载所需的压力和流量能被阀在最大位移下的压力-流量特性曲线所包围时,阀就能满足负载的要求阀的压力-流量特性曲线(2)零开口四边滑阀的静态特性a. 理想零开口四边滑阀的静态特性理想零开口滑阀是指径向间隙为零,工作边锐利的滑阀,如图所示.由于径向间隙为零,工作边锐利,因而在讨论静态特性时可不考虑它们的影响.且认为节流阀口为矩形,其面积A=W xv, (W-面积梯度xv-阀芯位移).a)理想零开口四边滑阀的压力－流量方程理想零开口四边滑阀的压力－流量方程:QL=Cd W xv-(1)b)压力－流量曲线根据无因次压力－流量方程绘制压力－流量曲线如下图所示.因阀窗口是匹配且对称的,所以压力－流量曲线对称于原点.当阀在正常工作状态是按图中Ⅰ,Ⅲ象限曲线.只有在瞬态情况下,才会处于Ⅱ,Ⅳ象限曲线.⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-L v v s p p χχρ1。