电液伺服讲义阀电液比例控制阀
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第8讲 电液比例压力阀
当电磁换向阀通电使电梯下降时，阀芯运动很快，这表明 液压缸活塞很快加速到其最大速度（最大速度通过设定流 量控制阀F来确定）。电梯的这种突然启动会使乘客感到非 常不舒服。
F
同样，当电梯到达目的地时，因电磁换向阀的很快关闭，也会使电梯突 然停止，从而再次使乘客感到不舒服。在实际液压系统中，由执行元件 的突然启停而产生的冲击还会造成压力尖峰，这也是容易引起系统泄漏 的情况之一。
力
时间
在这种情况下， 不仅需要控制执 行元件的最大压 力，而且还需控 制施加或消除压 力的速率。
力
时间
实际上，机器 工作循环由一 系列斜坡和保 持周期组成， 这些周期都可 以通过比例阀 来实现。
力
时间
在机器工作循环末段，对许多过程 来说，压力下降速率也是非常关键 的。
力
因此，采用比例阀可 以实现运动和力控制 ，且在有些场合，同 一种比例阀既可用于 运动控制，也可用于 力控制。这通常涉及 到 “ PQ” 控 制 ， 如 控 制 压 力 (P) 和 流 量 (Q) 。
三、电子控制
通常，比例电磁铁的线圈电流由功率放
大器（电子放大器）来控制。功率放大 器本身需要一个电源（一般为12 或 24 VDC ）和一个输入信号。
功率放大器输出（电流）由输入信号控制，当输 入信号为零时，输出信号也为零。
24 V DC
当输入信号增大时，功率放大器的输出信号也相 应地增大。
24 V DC
距离
加速度
时间
2. 控制执行元件速度，若有必要，对于变负载， 应保持其恒定。
距离
速度
加速度
时间
3. 平滑减加速度，并使压力峰值最小。
距离
减速度 速度
加速度
电液比例控制技术
电液比例方向流量复合阀
是否带 带电反馈的电液比例阀 位移闭 环控制 不带电反馈的电液比例阀
滑阀式 阀芯 结构 锥阀式
类型 插装阀式
4
电液控制技术-电液比例控制技术
电液比例阀
二、电液比例阀的基本类型与组成
电液比例阀通常由E-M(电－机械)转换器、 液压放大器（液压先导阀和功率放大级主阀） 与检测反馈元件三部分组成。
电液控制技术-电液比例控制技术
概述
由于电液伺服器件的制造精度要求很高，价格昂 贵、功率损失（阀压降）较大，特别是对油液污染十 分敏感，系统的使用维护非常苛刻，使伺服技术难以 为更广泛的工业应用所接受。
在此背景下，发展了电液比例控制技术。采用电 液比例控制技术的系统具有价廉、节能、抗油污染能 力强、工作可靠、维护方便、适应大功率控制的特点， 且其响应速度和控制精度也能满足一般工业控制系统 的要求。
磁力对弹簧预压缩，预压缩 控制单元的电控器，构成对动铁位移的
量则决定了溢流压力。
闭环控制，使弹簧得到与输入信号成比
6
例的精确压缩量。
电液控制技术-电液比例控制技术
电液比例阀
三、电液比例压力阀
2、先导式比例溢流阀
1－位移传感器；2－行程控制型比例电磁铁； 3－阀体； 4－弹簧； 5－先导锥阀芯；
6－先导阀座；7－主阀芯；8－节流螺塞； 9－主阀弹簧；10－主阀座（阀套）
流量、位移内反馈和动压反馈及电校正等手段，比例 阀的稳态精度、动态特性和稳定性都有了进一步的提 高；
Ⅳ 推出了电液伺服比例阀；计算机技术与比例元
2
件相结合。
电液控制技术-电液比例控制技术
一、概述
电液比例阀
项目
类别
比例阀
电液伺服阀和电液比例阀的概述
电液伺服阀和电液比例阀的概述摘要 介绍了电液伺服阀和电液比例阀的组成及功能特点，同时对两种阀进行了比较，得出两种阀的使用特点和使用场合。
关键词 电液伺服阀 电液比例阀 闭环控制 力矩马达 比例电磁铁 反馈装置1.前沿阀对流量的控制可以分为两种： 一种是开关控制：要么全开、要么全关，流量要么最大、要么最小，没有中间状态，如普通的电磁换向阀、电液换向阀。
另一种是连续控制：阀口可以根据需要打开任意一个开度，由此控制通过流量的大小，这类阀有手动控制的，如节流阀，也有电控的，如比例阀、伺服阀。
所以使用比例阀或伺服阀的目的就是：以电控方式实现对流量的节流、压力控制。
2.电液伺服阀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[能量（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。
电液伺服阀通常由电气-机械转换器、液压放大器（先导阀和功率级主阀）和检测机构组成。
电液伺服阀的基本组成有前置级液压放大器的伺服阀，无论是射流放大器还是喷嘴挡板放大器，其产生阀芯驱动力都要比比例电磁铁大得多(高一个数量级)。
就这个意义上讲，伺服阀阀芯卡滞的几率比比例阀小。
特别是射流管伺服阀的射流放大器因为没有压力负反馈，前置级流量增益与压力增益都较高，推动阀芯的力更大，所以伺服阀有更高的分辨率和较小的滞环。
简单地说，所谓伺服系统就是带有负反馈的控制系统，而伺服阀就是带有负反馈的控制阀。
伺服阀的主阀一般来说和换向阀一样是滑阀结构，只不过阀芯的换向不是靠电磁铁来推动，而是靠前置级阀输出的液压力来推动，这一点和电液换向阀比较相似，只不过电液换向阀的前置级阀是电磁换向阀，而伺服阀的前置级阀是动态特性比较好的喷嘴挡板阀或射流管阀。
伺服阀的主阀是靠前置级阀的输出压力来控制的，而前置级阀的压力则来自于伺服阀的入口p，假如p口的压力不足，前置级阀就不能输出足够的压力来推动主阀芯动作。
第5章 电液伺服阀PPT课件
液压伺服系统
第五章 电液伺服阀
Part 5.3.3 稳定性分析
包括两个反馈回路:滑阀位移的力反馈回路
作用在挡板上的压力反馈回路
1、力反馈回路：
Kvf 2mf mf
2、压力反馈回路：
设计时：
K vf 0.25
mf
液压伺服系统
3、力反馈伺服阀的传递函数：
第五章 电液伺服阀
Kt
sXv
Kf rb
I
xvmax06.4110033 1567
不能采用全周开口，取阀芯直径 d5103m
阀杆直径 dr 3103m
按
4
d2dr2
4xvmax
验算，满足要求。
液压伺服系统
第五章 电液伺服阀
2）喷嘴挡板阀主要结构参数的确定：
①根据设计要求，并考虑留有一定的余地，取喷嘴
挡板阀的零位泄漏量 qc 0.45Lmin
第五章 电液伺服阀
力矩马达的分析计算包括： 1）永磁磁路计算 2）电路计算 3）静态特性和动态特性的分析计算
电磁力矩的计算属于永磁磁路计算的一个内容
3、传递函数和静动态分析：
液压伺服系统
第五章 电液伺服阀
Part 5.2.4 永磁动圈式力马达
根据载流导体在磁场中受力而工作的。改变控制线圈电流的大小 和方式，可以得到不同大小和方向的输出力。
根据滑阀流量方程可求出阀的最大开口面积
xvmaxcdQ 0m psax0.6 15 5 2 10 1 0 1 30 6 0 38052.4 01 0 6m 2
根据经验取阀芯行程 xvma x0.41 03m
则滑阀节流窗口面积梯度 02..44 1100 63 6103m
液压伺服系统
电液比例控制及电液伺服控制技术 绪论
系统（用阀控制泵的流量）
液压传动（ 开关型控制）
液压
液
压
控制12比液伺压例服控控制制（闭开闭环环环控控控制制制）
3数字控制伺步服进电电机机控控制制（（
开环控制） 闭环控制）
二、电液比例技术的概念
• 电液比例技术是将电信号按比例转换为液压功
率输出的电液转换技术。 • 电液比例技术是电液伺服的基础上降低了控制特
伺服阀
伺服比例阀(20世纪 90年代中期出现)
比例阀(20世纪80年代初出现)
早期比例阀(20世纪60年代后期出现)
压力控制阀
流量控制阀
方向控制阀
液压控制系统的分类：
1、电液比例控制系统、电液伺服控制系统和 电液数字控制系统。
2、位置、速度、加速度、力和压力控制系统 3、闭环控制系统和开环控制系统 4、阀控制系统（主要是节流控制）和泵控制
电液伺服阀
• 因此，主阀芯的位移量就能精确地随著电 流的大小和方向而变化，从而控制通向液 压执行元件的流量和压力。
Moog公司电液伺服阀
电液伺服阀的应用
• 注意：电液伺服阀不分压力控制阀、方向 控制阀和流量控制阀。
三、两者的发展概况
• 目前，国内生产伺服阀的厂家主要有：航空 工业总公司第六O九研究所、航空工业总公 司第六一八研究所、航空工业总公司秦峰机 床厂、北京机床研究所、中国运载火箭技术 研究院第十八研究所、上海航天控制工程研 究所及中国船舶重工集团公司第七O四研究 所。
比例阀的国内发展概况
• 自2009年以来已获得较好的推广应用，完 成的 6通径、10通径、16通径、25通径高 频响伺服比例阀（含控制器）产品已有600 余套应用于高速铁路建设中，实现销售收 入4000余万元。
液压传动（ 开关型控制）
液压
液
压
控制12比液伺压例服控控制制（闭开闭环环环控控控制制制）
3数字控制伺步服进电电机机控控制制（（
开环控制） 闭环控制）
二、电液比例技术的概念
• 电液比例技术是将电信号按比例转换为液压功
率输出的电液转换技术。 • 电液比例技术是电液伺服的基础上降低了控制特
伺服阀
伺服比例阀(20世纪 90年代中期出现)
比例阀(20世纪80年代初出现)
早期比例阀(20世纪60年代后期出现)
压力控制阀
流量控制阀
方向控制阀
液压控制系统的分类：
1、电液比例控制系统、电液伺服控制系统和 电液数字控制系统。
2、位置、速度、加速度、力和压力控制系统 3、闭环控制系统和开环控制系统 4、阀控制系统（主要是节流控制）和泵控制
电液伺服阀
• 因此，主阀芯的位移量就能精确地随著电 流的大小和方向而变化，从而控制通向液 压执行元件的流量和压力。
Moog公司电液伺服阀
电液伺服阀的应用
• 注意：电液伺服阀不分压力控制阀、方向 控制阀和流量控制阀。
三、两者的发展概况
• 目前，国内生产伺服阀的厂家主要有：航空 工业总公司第六O九研究所、航空工业总公 司第六一八研究所、航空工业总公司秦峰机 床厂、北京机床研究所、中国运载火箭技术 研究院第十八研究所、上海航天控制工程研 究所及中国船舶重工集团公司第七O四研究 所。
比例阀的国内发展概况
• 自2009年以来已获得较好的推广应用，完 成的 6通径、10通径、16通径、25通径高 频响伺服比例阀（含控制器）产品已有600 余套应用于高速铁路建设中，实现销售收 入4000余万元。
电液伺服与比例控制简介
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2、射流管式电液伺服阀 图10-3是MOOG公司D661-G系列位移电反 馈射流管式伺服阀的结构示意图，本书以该阀为 例介绍射流管阀的工作原理。
图10-3 射流管式二级电液伺服阀 1—力矩马达；2—射流管；3—放大器；4—位置反馈 传感器；5—主阀芯
指令信号和 反馈信号的差值 通过电流负反馈 放大器3放大作 用在先导阀的力 矩马达1上，如 果差值不为零， 这样产生的转矩 驱动射流管2发 生偏转，使得主 阀芯5两端产生 压降而发生移动。 同时，位置反馈 传感器4与主阀 一起移动，
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1、电液比例方向阀
1. 直动式的比例方向阀 图10-4是最普通的直动式比例方向阀的典型结构。
图10-4 直动式比 例方向阀 1—阀体 2—控制 阀芯 3、4—弹簧 5、6—电磁铁 7— 丝堵
工作原理：电磁铁5和6不带电时，弹簧3和4将控制阀 芯2保持在中位。比例电磁铁得电后，直接推动控制阀芯2， 例如，电磁铁b（6）得电，控制阀芯2被推向左侧，压在 弹簧3上，位移与输入电流成比例。这时，P口至A口及B 口至T口通过阀芯与阀体形成的节流通道。电磁铁6失电， 2被3重新推回中位。弹簧3，4有两个任务：①电磁铁5和 6不带电时，将控制阀芯2推回中位；②电磁铁5或6得电时， 其中一个作为力—位移传感器，与输入电磁力相平衡，从 而确定阀芯的位置。 12
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电气伺服放大器、电液伺服阀均属于此类元件。 执行元件——将产生调节动作的液压能量加 于控制对象上的元件，如液压缸和液压马达。 控制对象——各类生产设备，如机器工作台、刀 架等。 比例控制元件的也包括上述六部分组成，所 不同的是放大、能量转换元件为比例放大器和电 液比例阀。
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液压伺服和电液比例控制技术 ppt课件
液压伺服和电液比例控制技术
• 当阀进油口p处作用在锥阀上的液压力超过 弹簧力时，锥阀打开，油液通过阀口由出 油口Ｔ排出，这个阀的阀口开度是不影响 电磁推力的，但当通过阀口的流量变化时， 由于阀座上的小孔d处压差的改变以及稳态 液动力的变化等，被控制的油液压力依然 会有一些改变。
液压伺服和电液比例控制技术
• 优点：伺服阀控制精度高， 响应速度快，特别是电液 伺服系统易实现计算机控 制。
• 在工业自动化设备、航空、 航天、冶金和军事装备中 得到广泛应用。
• 缺点：伺服阀加工工艺复 杂，对油液污染敏感，成 本高，维护保养困难。
液压伺服和电液比例控制技术
二、电液伺服系统的应用
• 电液伺服系统通过电气传动方式，将电气 信号输入系统，来操纵有关的液压控制元 件动作，控制液压执行元件使其跟随输入 信号动作。其电液两部分之间都采用电液 伺服阀作为转换元件。
液压伺服和电液比例控制技术
• 近年来在国内外得到重视，发展较快，电 液比例控制的核心元件式电液比例阀，简 称比例阀。本节主要介绍常用的电液比例 阀及其应用。
液压伺服和电液比例控制技术
一．电液比例控制器
• 电液比例控制阀由常用的人工调节或开关控制的 液压阀加上电－机械比例转换装置构成。常用的 电－机械比例转换装置是有一定性能要求的电磁 铁，它能把电信号按比例地转换成力或位移，对 液压阀进行控制。
• 图8-6所示为直动式压力阀，它可以直接使 用，也可以用来作为先导阀以组成先导式 的比例溢流阀，比例减压阀和比例顺序阀 等元件。
液压伺服和电液比例控制技术
• ⒉电液比例换向阀 • 电液比例换向阀一般由电液比例减压阀和
液动换向阀组合而成，前者作为先导级,以 其出口压力来控制液动换向阀的正反向开 口量的大小，从而控制液流的方向和流量 的大小。
第8章 液压伺服和电液比例控制技术PPT课件
由职能方框图可以看出，上述速度伺服控制系统是由输入元件、比较元件、 放大及转换元件、执行元件、反馈元件和控制对象组成的。
§ 8.1 液压伺服控制
液压伺服控制是液压伺服阀为核心的高精度控制系控制流量和压力进行控制的。根据输入信号的方式 不同分为：电液伺服阀和机液伺服阀。
性能与电液伺服控制相比，其控制的精度和响应速度较低，其成本低，抗 污染能力强，又比开关式控制好，近年来在国内外得到重视。电液比例控制的 核心元件是电液比例阀，简称比例阀。
一﹑电液比例控制阀
组成：人工调节/开关控制液压阀﹑电—机械比例转换装置
工作过程：电—机械比例转换装置把电信号按比例的转换成力或位移，对液压阀 进行控制，电液比例阀可以按输入的电气信号连续地﹑按比例地对油液的压力﹑ 流量和方向进行远距离控制，比例阀一般都有压力补偿性能，所以其压力和流量 不受负载变化的影响。
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。 这种控制只适用于低压小功率场合。
第八章 伺服控制系统和电液比例控制技术
伺服系统 又称为随动系统或跟踪系统，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。液压与气压伺服系统是由液压元件或气压元件组成的伺服系统。
在液压进口节流阀式节流调速回路中， 调定节流阀的开口量后，液压缸就以某 一调定速度运动。通过前述章节分析可 知，当负载、油温等参数发生变化时， 这种回路将无法保证原有的运动速度， 因而其速度精度较低且不能满足精确地 连续无级调速要求。
§ 8.1 液压伺服控制
液压伺服控制是液压伺服阀为核心的高精度控制系控制流量和压力进行控制的。根据输入信号的方式 不同分为：电液伺服阀和机液伺服阀。
性能与电液伺服控制相比，其控制的精度和响应速度较低，其成本低，抗 污染能力强，又比开关式控制好，近年来在国内外得到重视。电液比例控制的 核心元件是电液比例阀，简称比例阀。
一﹑电液比例控制阀
组成：人工调节/开关控制液压阀﹑电—机械比例转换装置
工作过程：电—机械比例转换装置把电信号按比例的转换成力或位移，对液压阀 进行控制，电液比例阀可以按输入的电气信号连续地﹑按比例地对油液的压力﹑ 流量和方向进行远距离控制，比例阀一般都有压力补偿性能，所以其压力和流量 不受负载变化的影响。
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。 这种控制只适用于低压小功率场合。
第八章 伺服控制系统和电液比例控制技术
伺服系统 又称为随动系统或跟踪系统，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。液压与气压伺服系统是由液压元件或气压元件组成的伺服系统。
在液压进口节流阀式节流调速回路中， 调定节流阀的开口量后，液压缸就以某 一调定速度运动。通过前述章节分析可 知，当负载、油温等参数发生变化时， 这种回路将无法保证原有的运动速度， 因而其速度精度较低且不能满足精确地 连续无级调速要求。
电液伺服阀的使用课件
应用效果评估
稳定性
伺服阀能够实现高精度的流量和 压力控制，提高设备的稳定性和
可靠性。
效率
伺服阀能够实现快速的响应和控制 ，提高设备的运行效率。
安全性
伺服阀具有过载保护和故障诊断功 能，能够提高设备的安全性。
06
伺服阀的发展趋势与展望
技术发展现状
当前伺服阀技术已取得显著进 步，具有高精度、快速响应和 低能耗等优点。
新型材料和制造工艺的应用提 高了伺服阀的可靠性和寿命。
集成化、模块化设计成为主流 ，便于安装和维护。
未来发展趋势
更高性能的伺服阀将不断涌现， 以满足更广泛的应用需求。
智能化和自主化技术将进一步融 入伺服阀，提高其自动化水平。
环保和节能要求将促进伺服阀向 更高效、低能耗方向发展。
对行业的影响与价值
清洁保养
备件储备
定期清洗电液伺服阀，去除杂质和积垢。
建议储备常用备件，如密封件、滤芯等， 以便及时更换。
05
伺服阀的应用案例
应用领域介绍
航空航。
能源领域
伺服阀用于控制燃气轮机、蒸汽轮机和核反 应堆等大型设备的燃料和蒸汽供应。
工业自动化
伺服阀用于控制机械臂、自动化生产线和工 业设备的运动和位置。
可能是由于流体动力、机械不平衡等 原因。解决办法是检查流体参数是否 正常，调整机械平衡。
输出不稳定
可能是由于电气参数、流体参数波动 等原因。解决办法是检查并调整相关 参数，确保稳定。
维护保养建议
定期检查
润滑保养
建议每月进行一次外观检查，每季度进行 一次功能测试。
定期为电液伺服阀加注润滑油，确保阀芯 动作灵活。
持稳定性能的伺服阀。
控制精度
电液伺服控制阀和比例阀
当挡板偏转使其与两个喷 嘴间隙不等时，间隙小的 一侧的喷嘴腔压力升高， 反之间隙大的一侧喷嘴腔 压力降低。这两腔压差作 用在滑阀的两端面上，使 滑阀产生位移，阀口开启 。这时压力油经P口和滑阀 的一个阀口并经通口A或B 流向液压缸，液压缸的排 油则经通口B或A和另一阀 口并经通口T与回油相通。
双喷嘴挡板阀
由四同用四压质一图它油另的通口图 制 控 了 和 压 图 它 x压 和 通 动s量上的以边般边缸一一开流有 ，b2液流缸有向制缸4cx式时是为s-为好可 。 控 式 说滑。路路口回两并48运，压量四油边左，控是双0，见单制用来阀控四进经和油个经动它a缸 ， 个 箱的、x制控边但边来，的，单制s边为入滑 液 箱控控1的有中 从 控 的开 右压制和结式控四滑杆单边控滑单液阀 压 。制 制速一的 而 制 。口 油力左x构，制边的边数制阀阀边s压控 缸 当边 边4度个油 改 边 当量 腔油、工双式液、双多作增控控滑缸制 右 滑。x和控液 变 。 滑的艺x边控压杆双用时进右大s制2s制阀左压边 腔 阀控的性式制缸的边是控方制，压 了 阀x入油，式s式控腔相移力x1制差只 用液开和；相制向边力 液 移x液和腔s，ls，，。3。。 于的动或x这s精系时相2样和度统，反就x和；sx，3控减s稳单1这增制小边定样大了，性式就, 进要、或x控s入双求2相减制较边液反小了高式压，， 控统度对液而速缸 和 压要制油。改压度左流缸求则 液滑变缸和的、量较用的阀了右方运右 ，高于污式液腔向动腔 从，一染伺压的。速的 而价般也服缸压度油 控格精较阀的力和液 制也度敏装，运较的感配方压 了动因贵系 。精向力 液，。
反馈杆
动圈式伺服阀
反馈杆
动圈式伺服阀
二、 喷嘴挡板式力反 馈电液伺服阀
电液伺服阀的电-
第四章电液伺服阀与比例阀
第四章电液伺服阀与比例阀电液比例与伺服控制《电液比例与伺服控制》机械电子工程研究生选修课编号：S201E002 24学时主讲：肖聚亮电液比例与伺服控制第四章电液伺服阀与比例阀4.1电液伺服阀的组成与分类4.2典型两级电液伺服阀4.3电液伺服阀的主要性能参数4.4电液比例阀的分类与构成 4.5电液比例压力控制阀 4.6电液比例方向控制阀 4.7步进液压马达和步进液压缸天津大学机械工程学院2电液比例与伺服控制4.1电液伺服阀的组成与分类4.1.1电液伺服阀的组成电液伺服阀通常由电-机械转换元件、液压放大器、反馈机构(或平衡机构)三部分组成。
4.1.2电液伺服阀的分类1、按液压放大级数分为：单级伺服阀：结构简单、价格低廉，但由于力矩马达或力马达输出力矩或力小、定位刚度低，使阀的输出流量有限，对负裁动态变化敏感，阀的稳定性在很大程度上取决于负载动态，容易产生不稳定状态。
只适用于低压、小流量和负载动态变化不大的场合。
两级伺服阀：此类阀克服了单级伺服阀缺点，是最常用的型式。
天津大学机械工程学院3电液比例与伺服控制4.1电液伺服阀的组成与分类4.1.2电液伺服阀的分类三级伺服阀：此类阀通常是由一个两级伺服阀作前置级控制第三级功率滑阀。
功率级滑阀阀芯位移通过电气反馈形成闭环控制，实现功率级滑阀阀芯的定位。
三级伺服阀通常只用在大流量的场合。
2、按第一级阀的结构形式分类：喷嘴挡板阀(单、双):响应快、线性好，抗污能力差、效率低射流管阀、偏转板射流阀：抗污能力强、可靠性高，响应慢滑阀：压力、流量增益大，流量、驱动力、输出功率大，滞环大3、按反馈形式分类：滑阀位置反馈：位置力反馈、位置直接反馈、机械位置反馈、位置电反馈等负载流量反馈负载压力反馈天津大学机械工程学院电液比例与伺服控制4.2典型两级电液伺服阀无控制电流时，衔铁由弹簧管支承在上、下导磁体的中间位置，挡板也处于两个喷嘴的中间位置，滑阀阀芯在反馈杆小球的约束下处于中位，阀无液压输出。
第5章电液伺服阀
4)减小工作气隙的长度可提高动圈式力马达和动铁式力矩马达的灵敏度。 但动圈式力马达受动圈尺寸的限制，而动铁式力矩马达受静不稳定的限 制。 5)在相同功率情况下，动圈式力马达比动铁式力矩马达体积大，但动圈式 力马达的造价低。
五 力反馈两级电液伺服阀
xv r
动铁式单级电液伺服阀原理图 1－永久磁铁 2－衔铁 3－扭轴 4－导磁体
按反馈形式分类：
可分为滑阀位置反馈、负载流量反馈和负载压力反馈三种。
按力矩马达是否浸泡在油中分类：
湿式：可使力矩马达受到油液的冷却，但油液中存在的铁污物使力 短马达持性变坏； 干式：则可使力矩马达不受油液污染的影响，目前的伺服阀都采用 干式的。
5.2 电气－机械转换器
电气—机械转换器：利用电磁原理工作的。它由永久磁铁或激磁
第三项是线圈内电流变化所引起的感应 电动势;(包括线圈的自感和互感)，由于 串联线圈，互感等于自感，所以每个线 圈的总电感为2Lc
5.3 力反馈两级电液伺服阀
基本电压方程：
2 K uU g Rc rp i 2 K b s 2 Lc sI K b 每个线圈的反电动势力 常数 Lc 每个线圈的自感系数
组成：永久磁铁、上导磁体、下 导磁体、衔铁、控制线圈、弹簧管 等组成。 原理：衔铁固定在弹簧管上端， 由弹簧管支承在上、下导磁体的中 间位置，可绕弹簧管（扭轴）的转 动中心作微小的转动。衔铁两端与 上、下导磁体(磁极)形成四个工作 气隙①、②、③、④。两个控制线 圈套在衔铁之上。上、下导磁体除 作为磁极外，还为永久磁铁产生的 极化磁通和控制线圈产生的控制磁 通提供磁路。
二、永磁力矩马达
2、力矩马达的电磁力矩
通过力矩马达的磁路分析可以求出电磁 力矩的计算公式。从磁路分析知电磁力 矩是非线性的，因此为保证输出曲线的 线性，往往设计成可动位移和气隙长度 比小于三分之一，控制磁通远远小于极 化磁通。 应用 ：动铁式力矩马达输出力矩较小，适 合控制喷嘴挡板之类的先导级阀。
五 力反馈两级电液伺服阀
xv r
动铁式单级电液伺服阀原理图 1－永久磁铁 2－衔铁 3－扭轴 4－导磁体
按反馈形式分类：
可分为滑阀位置反馈、负载流量反馈和负载压力反馈三种。
按力矩马达是否浸泡在油中分类：
湿式：可使力矩马达受到油液的冷却，但油液中存在的铁污物使力 短马达持性变坏； 干式：则可使力矩马达不受油液污染的影响，目前的伺服阀都采用 干式的。
5.2 电气－机械转换器
电气—机械转换器：利用电磁原理工作的。它由永久磁铁或激磁
第三项是线圈内电流变化所引起的感应 电动势;(包括线圈的自感和互感)，由于 串联线圈，互感等于自感，所以每个线 圈的总电感为2Lc
5.3 力反馈两级电液伺服阀
基本电压方程：
2 K uU g Rc rp i 2 K b s 2 Lc sI K b 每个线圈的反电动势力 常数 Lc 每个线圈的自感系数
组成：永久磁铁、上导磁体、下 导磁体、衔铁、控制线圈、弹簧管 等组成。 原理：衔铁固定在弹簧管上端， 由弹簧管支承在上、下导磁体的中 间位置，可绕弹簧管（扭轴）的转 动中心作微小的转动。衔铁两端与 上、下导磁体(磁极)形成四个工作 气隙①、②、③、④。两个控制线 圈套在衔铁之上。上、下导磁体除 作为磁极外，还为永久磁铁产生的 极化磁通和控制线圈产生的控制磁 通提供磁路。
二、永磁力矩马达
2、力矩马达的电磁力矩
通过力矩马达的磁路分析可以求出电磁 力矩的计算公式。从磁路分析知电磁力 矩是非线性的，因此为保证输出曲线的 线性，往往设计成可动位移和气隙长度 比小于三分之一，控制磁通远远小于极 化磁通。 应用 ：动铁式力矩马达输出力矩较小，适 合控制喷嘴挡板之类的先导级阀。
液压伺服与比例控制系统第五章 电液伺服阀与比例阀
（1）高频低幅电信号 （2）减小或消除伺服阀中由于干摩擦所产生的游隙 （3）防止阀的堵塞 （4）不能减小力矩马达磁路所产生的磁滞影响
XV
s(
2 hp
+
hp
s +1)
K q Ap s( s 2 + 2 h s +1) X p
h2 h
2K t K b s Rc +rp 1+ r
a
K f (r +b)
p Lp 1
rAN
AV
mV s 2 +0.43Wp s
+
0.43WxV 0
pL
mt s2
Ap
伺服阀的二阶近似传递函数
取相位滞后 90 0 ： sv
当直流放大器的输入端有信号电压Ug后，将使一个线圈中的电流增 加而另一个线圈中的电流减少。两个线圈中的电流i1及i2为
i1= I0+i2
i2= I0－i2
i= i1－i2=2i=ic
通常，I0=i/2
F = 2 2 0 Ag
Rg = lg
0 Ag
R1 =R3
=
lg
x =Rg (1
x)
0 Ag
常见的是衔铁支 承在弹簧管上。
弹簧管是用弹 性材料做成的薄壁 圆管，一端紧固在 衔铁中部，另一端 固定在下一级液压 放大元件上。
图：用弹簧管支承衔铁的力矩马达 1——弹簧管，2——液压放大元件
在 零位 时，衔铁正 好处于四个气隙的中间 位置，弹簧管也正好在 正中零位。当输入i 而 产生电磁力矩后，电磁 力矩使衔铁偏转，弹簧 管也受力歪斜变形，作 用在衔铁上的电磁力矩 与弹簧管变形时的弹性 力矩平衡，也就是电磁
这样，衔铁是不能工作的，只要衔铁略为偏离中位，那怕没有输入 电流，衔铁也会受电磁力矩之作用而偏转。越偏转则力矩越大，力矩越 大则越偏转，直到衔铁碰上导磁体为止。
XV
s(
2 hp
+
hp
s +1)
K q Ap s( s 2 + 2 h s +1) X p
h2 h
2K t K b s Rc +rp 1+ r
a
K f (r +b)
p Lp 1
rAN
AV
mV s 2 +0.43Wp s
+
0.43WxV 0
pL
mt s2
Ap
伺服阀的二阶近似传递函数
取相位滞后 90 0 ： sv
当直流放大器的输入端有信号电压Ug后，将使一个线圈中的电流增 加而另一个线圈中的电流减少。两个线圈中的电流i1及i2为
i1= I0+i2
i2= I0－i2
i= i1－i2=2i=ic
通常，I0=i/2
F = 2 2 0 Ag
Rg = lg
0 Ag
R1 =R3
=
lg
x =Rg (1
x)
0 Ag
常见的是衔铁支 承在弹簧管上。
弹簧管是用弹 性材料做成的薄壁 圆管，一端紧固在 衔铁中部，另一端 固定在下一级液压 放大元件上。
图：用弹簧管支承衔铁的力矩马达 1——弹簧管，2——液压放大元件
在 零位 时，衔铁正 好处于四个气隙的中间 位置，弹簧管也正好在 正中零位。当输入i 而 产生电磁力矩后，电磁 力矩使衔铁偏转，弹簧 管也受力歪斜变形，作 用在衔铁上的电磁力矩 与弹簧管变形时的弹性 力矩平衡，也就是电磁
这样，衔铁是不能工作的，只要衔铁略为偏离中位，那怕没有输入 电流，衔铁也会受电磁力矩之作用而偏转。越偏转则力矩越大，力矩越 大则越偏转，直到衔铁碰上导磁体为止。
第六章电液比例阀及比例控制回路(2015)详解
电梯举例 – 比例系统
如果采用比例阀来替代电磁换向阀和流量控制阀，那么，电梯速度不仅可由电信号调 节，而且还可以控制电梯的启停。
电梯举例 – 比例系统
比例阀可以非常缓慢地开启，以使电梯平滑加速至最大速度。
电梯举例 – 比例系统
同样，通过将阀芯缓慢移动至中位，也可以控制减加速度。
运动控制
因此，比例阀通常能够完成下列几方面的全运动控制：
电磁换向阀的响应时间
0.025
S
由于复位弹簧力比电磁力低，所以，电磁换
向阀的断电响应时间稍微长一些（一般约为 25ms）。
比例阀的响应时间
S
不过，比例阀阀芯的运动 速度可由输入给比例电磁 铁的电信号确定。通过渐 增或渐降（称之为斜坡） 电信号，可以获得几秒钟 的通电和断电响应时间。
比例阀的响应时间
中位死区
3-10 7/21
25 0.5 ~ 2
1~3 0.5 20 ~ 200 0.05 ~ 5
无
1~3 0.5 1 ~ 30 10 ~ 24
有
25 0.25 ~ 0.5
25 0.25 ~ 0.5
4~7 ±1 1~5 10 ~ 30
有
有
比例控制系统发展
第二次世界大战期间，由于以飞机、火炮等军事装备为对象的控制系统 ，要求快速响应、高精度等高性能指标，在这个背景下迅速发展了电液 伺服控制。
图6-1 电液比例开环控制系统方框图
图6-2 电液比例闭环控制系统方框图
目前，最常用的分类方式是按被控对象(量或参数)来进行分 类。则电液比例控制系统可以分为：
比例流量控制系统 比例压力控制系统 比例流量压力控制系统 比例速度控制系统 比例位置控制系统 比例力控制系统 比例同步控制系统
电液比例复合阀和伺服比例阀
从上面的定义看，最简单的比例复合阀是比例方 向阀。它复合了方向与流量控制两种功能。如果 进一步把比例方向阀与定差溢流阀或定差减压阀 组合就构成了传统的比例复合阀。且参与复合的 比例方向阀的联数可以不只一联。
这是P—Q块
6.1压力补偿型比例复合 阀
图2-35压力补偿型比例复合阀原理图 a) 定差减压型 1-比例方向阀 2-安全阀 3-定差减压阀
图2-37所示为P-Q阀的结构图。由于比例节流阀带位置传感器， 使节流口的面积可以得到更准确的控制。使用P-Q阀的系统可以 在工作循环的不同阶段，对不同的多个液压执行器进行调速和 调压，使系统得到大大的简化，同时控制性能也得到提高。
7、闭环比例阀（伺服比例阀）
1、直动式四位四通闭环比例阀 2、先导式闭环比例方向阀 3、二位三通闭环比例节流阀 4、整体式比例方向阀（主要搞清结构）
闭环比例阀是传统比例阀持续发展的产物。其动 静态性能几乎毫不逊色于伺服阀，在某些方面甚 至超过伺服阀。
它与一般比例阀的最大区别是采用了①控制中位 零搭接阀口的结构，因而无中位死区，而这点是 高精度闭环控制元件的先决条件。此外，②它通 常有四个阀位，除了正常工作的三个阀位外，还 有一个机械（自然）零位。
上一节中，曾介绍了由直动式比例溢流阀，压 力补偿器，三位四通比例方向阀以及油路块组 成的复合阀，或称p-Q块。它与p-Q阀的共同 点是均可进行压力与流量的调节控制，差异点 是p-Q块可以进行对一路以上的执行器进行方向 控制。使用p-Q阀的系统可以在工作循环的不同阶 段，对不同的多个执行器进行调速和调压，使 系统大简化。使它们变为精度高的流量调节器。
一、直动一偏置 电流处于控制 中位，电流大 在右位，小时 在左位
图2-38 直动式四位四通闭环比例阀 a)符号图 b)结构图（注意这里的结构是阀芯与阀套和阀体结构）
这是P—Q块
6.1压力补偿型比例复合 阀
图2-35压力补偿型比例复合阀原理图 a) 定差减压型 1-比例方向阀 2-安全阀 3-定差减压阀
图2-37所示为P-Q阀的结构图。由于比例节流阀带位置传感器， 使节流口的面积可以得到更准确的控制。使用P-Q阀的系统可以 在工作循环的不同阶段，对不同的多个液压执行器进行调速和 调压，使系统得到大大的简化，同时控制性能也得到提高。
7、闭环比例阀（伺服比例阀）
1、直动式四位四通闭环比例阀 2、先导式闭环比例方向阀 3、二位三通闭环比例节流阀 4、整体式比例方向阀（主要搞清结构）
闭环比例阀是传统比例阀持续发展的产物。其动 静态性能几乎毫不逊色于伺服阀，在某些方面甚 至超过伺服阀。
它与一般比例阀的最大区别是采用了①控制中位 零搭接阀口的结构，因而无中位死区，而这点是 高精度闭环控制元件的先决条件。此外，②它通 常有四个阀位，除了正常工作的三个阀位外，还 有一个机械（自然）零位。
上一节中，曾介绍了由直动式比例溢流阀，压 力补偿器，三位四通比例方向阀以及油路块组 成的复合阀，或称p-Q块。它与p-Q阀的共同 点是均可进行压力与流量的调节控制，差异点 是p-Q块可以进行对一路以上的执行器进行方向 控制。使用p-Q阀的系统可以在工作循环的不同阶 段，对不同的多个执行器进行调速和调压，使 系统大简化。使它们变为精度高的流量调节器。
一、直动一偏置 电流处于控制 中位，电流大 在右位，小时 在左位
图2-38 直动式四位四通闭环比例阀 a)符号图 b)结构图（注意这里的结构是阀芯与阀套和阀体结构）
电液执行机构讲义课件
03
电液执行机构的控制策略
开环控制
总结词
开环控制是一种简单的控制策略，它不依赖于任何反馈信息，只根据输入信号对输出进行控制。
详细描述
开环控制系统的结构相对简单，它由输入信号、控制器和执行机构组成。控制器根据输入信号产生控制信号，控 制信号直接驱动执行机构动作。由于没有反馈环节，开环控制系统无法对输出进行实时监测和调整，因此对外部 干扰和系统参数变化敏感。
详细描述
通过对执行机构的性能进行优化，可 以提升机构的输出力、速度、刚度等 参数，从而提高执行机构的综合性能 。常见的性能优化方法包括参数优化 和匹配调整等。
05
电液执行机构的故障诊断与 维护
常见故障分析
油温过高
长时间高负荷运行或散热不良 导致油温升高，影响油液粘度
和设备性能。
泄漏
密封件老化或安装不当导致液 压油泄漏，影响设备正常运行 。
用于飞行器舵机、起落 架等关键部件的控制。
能源领域
用于风力发电、水力发 电等设备的液压控制系
统。
军事领域
用于火炮、导弹等武器 装备的瞄准与发射控制
系统。
02
电液执行机构的关键部件
液压缸
1
液压缸是电液执行机构中的主要执行元件，它能 够将液压能转换为机械能，从而驱动负载运动。
2
液压缸由缸体、活塞和密封件组成，其中活塞在 缸体内进行往复运动，通过密封件来保持液压油 的密封性。
电液执行机构讲义课件
目录 Contents
• 电液执行机构概述 • 电液执行机构的关键部件 • 电液执行机构的控制策略 • 电液执行机构的优化设计 • 电液执行机构的故障诊断与维护 • 电液执行机构的发展趋势与展望
01