电液伺服控制系统

6-1 怎样区分一个系统是位置、速度或力电-液伺服控制系统。

按系统被控制的物理量的性质来区分，如果是要实现位置控制，当然就是位置电液伺服系统。

6-2 试比较电-液伺服系统与机-液伺服系统的主要优缺点和性能特点。

机液伺服系统的指令给定、反馈和比较都是采用机械构件，优点是简单可靠，价格低廉，环境适应性好，缺点是偏差信号的校正及系统增益的调整不如电气方便，难以实现远距离操作，另外，反馈机构的摩擦和间隙都会对系统的性能产生不利影响。

机液伺服系统一般用于响应速度和控制精度要求不是很高的场合，绝大多数是位置控制系统。

电液伺服系统的信号检测、校正和放大等都较为方便，易于实现远距离操作，易于和响应速度快、抗负载刚度大的液压动力元件实现整合，具有很大的灵活性和广泛的适应性。

特别是电液伺服系统与计算机的结合，可以充分运用计算机快速运算和高效信息处理的能力，可实现一般模拟控制难以完成的复杂控制规律，因而功能更强，适应性更广。

电液伺服系统是液压控制领域的主流系统。

6-3 为什么说电-液伺服系统一般都要加以校正。

当电液位置伺服控制系统的某些性能指标不甚满意时，简单的方法可通过增大系统的开环增益来提高响应速度和控制精度，但提高开环增益受系统稳定性条件的制约，也就是受液压固有频率和阻尼比的限制。

全面改善系统的性能仅仅靠调整开环增益是远远不够的，通过对电液伺服系统进行针对性的校正，往往能够获得更高性能的电液伺服系统，并且不同的校正方法，会得到不同的改善效果。

6-4 怎样才能简化位置电-液伺服控制系统。

当电液伺服阀的频宽与液压固有频率相近时，电液伺服阀的传递函数可用二阶环节来表示；当电液伺服阀的频宽大于液压固有频率（3~5倍）时，电液伺服阀的传递函数可用一阶环节来表示。

又因为电液伺服阀的响应速度较快，与液压动力元件相比，其动态特性可以忽略不计，而把它看成比例环节。

一般的液压位置伺服系统往往都能够简化成以下的这种形式。

()()V
2h h h 21K G s H s s s s ζωω=⎛⎫++ ⎪⎝⎭
6-5 怎样理解系统刚度高，误差小。

以负载误差为例，对于I 型系统稳态负载误差为()ce L L022v m
K e T K i D ∞= ，负载误差()L e ∞的大小与负载干扰力矩L0T 成正比，而与系统的闭环静刚度22V m ce
K i D K 成反比，所以当系统的刚
度高时误差较小。

6-6 减速比与误差有什么关系。

设各种零漂、死区、静摩擦等折算成差动电流的总偏差为∆I ，则所引起的总负载误差角θε满足公式εe d a I K K K i
θ∆= ，当增大减速比 i 时，误差减小。

6-7 单纯从减小误差这一点出发，在负载转速不变的条件下，液压马达的转速应尽可能取
得高些，还是尽可能取得低些？
单纯从减小误差的角度看，在负载转速不变的条件下，马达转速应尽可能的取得低些。

转速低时，转速变化的频率也会更低，在相同采样频率的情况下，传感器对于速度信号的采样也会更准确，从而实现更精确的速度控制。

6-8 在设计或调试液压伺服系统时，哪些品质指标是互相矛盾的？怎样妥善加以解决？
例如在关于电液位置伺服系统的稳定性分析中，因为稳定性限制了K v 值，而K v 值小时系统的精度就差。

如果又要稳定性好而裕量大，精度高而K v 大，就必须采取提高ζh 或者其它的措施对系统校正。

还有在电液位置伺服系统的稳态误差分析中，精度与稳定性是矛盾的。

解决措施是改变液压元件某些结构参数的办法提高阻尼系数ζh 或者增加校正装置。

一般说来，由于液压系统的阻尼系数很低，电液伺服系统很少不加校正，而且在电液伺服系统的相敏放大和直流放大元件间串接各种电校正元件也非常方便。

以及在系统同时引入速度和加速度反馈校正时，加速度负反馈校正可增大系统的阻尼比，速度负反馈校正则能提高液压固有频率，但会降低系统的开环增益和阻尼比。

解决方法是在同时引入这两种反馈校正时，可通过调整前置放大器增益1K 把系统的开环增益调整到合适值；再通过匹配速度反馈系数fv K 和加速度反馈系数fa K 调整系统的固有频率和阻尼比，使系统的性能指标全面改善，达到或接近所谓“三阶最佳”形式。

6-9 电液位置、速度和力伺服控制系统中的开环增益有哪些不同？ 电液位置伺服控制系统中的开环增益为s e a sv v m
K K K K K iD =，也叫作速度放大系数；电液速度伺服控制系统中的开环增益为q f a sv
0m
K K K K K D =；电液力伺服控制系统中开环增益为q 0a xv f p a xv f p p ce K K K K K A K K K K A K ==。

6-10 推导阀控缸电-液位置伺服系统的传递函数，并进行稳定性分析。