液压控制系统课后题答案

1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？
答：因为液压控制阀将输入的机械信号（位移）转换为液压信号（压力、流量）输出，并进行功率放大，移动阀芯所需要的信号功率很小，而系统的输出功率却可以很大。

2、什么是理想滑阀？什么是实际滑阀？
答：理想滑阀是指径向间隙为零，工作边锐利的滑阀。

实际滑阀是指有径向间隙，同时阀口工作边也不可避免地存在小圆角的滑阀。

3、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么？
答：阀的工作点是指压力-流量曲线上的点，即稳态情况下，负载压力为p
L
，
阀位移x
V 时，阀的负载流量为q
L
的位置。

零位工作点的条件是
q=p=x=0
L L V。

4、在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差时，应如何选定阀的系数？为什么？
答：流量增益
q
q =
x
L
V
K ∂
∂
，为放大倍数，直接影响系统的开环增益。

流量-压力系
数
c
q =-
p
L
L
K ∂
∂
，直接影响阀控执行元件的阻尼比和速度刚度。

压力增益
p
p =
x
L
V
K ∂
∂
，表示阀控执行元件组合启动大惯量或大摩擦力负载的能力，当各系
数增大时对系统的影响如下表所示。

5、什么是稳态液动力？什么是瞬态液动力？
答：稳态液动力是指，在阀口开度一定的稳定流动情况下，液流对阀芯的反作用力。

瞬态液动力是指，在阀芯运动过程中，阀开口量变化使通过阀口的流量发生变化，引起阀腔内液流速度随时间变化，其动量变化对阀芯产生的反作用力。

6、什么叫液压动力元件？有哪些控制方式？有几种基本组成类型？
答：液压动力元件（或称为液压动力机构）是由液压放大元件（液压控制元件）和液压执行元件组成的。

控制方式可以是液压控制阀，也可以是伺服变量泵。

有四种基本形式的液压动力元件：阀控液压缸、阀控液压马达、泵控液压缸和泵控液压马达。

7、何谓液压弹簧刚度？为什么要把液压弹簧刚度理解为动态刚度？
答：液压弹簧刚度
2
e p
h
t
4A
K
V
β
=，它是液压缸两腔完全封闭由于液体的压缩性所
形成的液压弹簧的刚度。

因为液压弹簧刚度是在液压缸两腔完全封闭的情况下推导出来的，实际上由于阀的开度和液压缸的泄露的影响，液压缸不可能完全封闭，因此在稳态下这个弹簧刚度是不存在的。

但在动态时，在一定的频率范围内泄露来不及起作用，相当于一种封闭状态，因此液压弹簧刚度应理解为动态刚度。

8、为什么说液压阻尼比是一个软量？提高阻尼比的简单方法有哪几种？它们各有什么优缺点？
答：Kc 随工作点不同会有很大的变化。

其变化范围达20~30倍，所以是一个难以准确估计的软量。

提高阻尼比方法，及其优缺点入下：（1）设置旁路泄露通道。

缺点是增大了功率损失，降低了系统的总压力增益和系统刚度，增加外负载力引起的误差。

另外，系统性能受温度变化影响较大。

（2）采用正开口阀。

可以增加阻尼，但也要使系统刚度降低，而且零位泄露量引起的功率损失比第一种办法还打，并且会带来非线性流量增益，稳态液动变化等问题。

（3）增加负载的粘性阻尼。

需要另外设置阻尼器，增加了结构的复杂性。

9、何谓负载匹配？满足什么条件才算最佳匹配？
答：根据负载轨迹来进行负载匹配时，只要使动力元件的输出特性曲线能够包围负载轨迹，同时使输出特性曲线与负载轨迹之间的区域尽量小，便认为液压动力元件与负载相匹配。

如果动力元件的输出特性曲线不但包围负载轨迹，而且动力元件的最大输出功率点与负载的最大功率点相重合，就认为动力元件与负载时最佳匹配。

10、什么是机液伺服系统？机液伺服系统有什么优缺点？
答：由机械反馈装置和液压动力元件所组成的反馈控制系统称为机械液压伺服系统。

机液伺服系统结构简单、工作可靠、容易维护。

11、为什么在机液位置伺服系统中，阀流量增益的确定很重要？
答：开环放大系数越大，系统的响应速度越快，系统的控制精度也越高，而v K 取决于f q p K K A 、、，在单位反馈系统中，v K 仅由q K 和p A 所确定，而p A 主要由负载的要求确定的，因此v K 主要取决于q K ，所以在机液位置伺服系统中，阀流量增益的确定很重要。

12、低阻尼对液压伺服系统的动态特性有什么影响？如何提高系统的阻尼？这些方法各有什么优缺点？
答：低阻尼是影响系统的稳定性和限制系统频宽的主要因素之一。

提高系统的阻尼的方法有以下几种：（1）设置旁路泄露通道。

在液压缸两个工作腔之间设置旁路通道增加泄露系数tp C 。

缺点是增大了功率损失，降低了系统的总压力增益和系统的刚度，增加外负载力引起的误差。

另外，系统性能受温度变化的影响较大。

（2）采用正开口阀，正开口阀的c0K 值大，可以增加阻尼，但也要使系统刚度降低，而且零位泄漏量引起的功率损失比第一种办法还要大。

另外正开口阀还要带来非线性流量增益、稳态液动力变化等问题。

（3）增加负载的粘性阻尼。

需要另外设置阻尼器，增加了结构的复杂性。

（4）在液压缸两腔之间连接一个机-液瞬态压力反馈网络，或采用压力反馈或动压反馈伺服阀。

13、电液伺服阀由哪几个部分组成？各部分的作用是什么？
答：电液伺服阀通常由力矩马达(或力马达)、液压放大器、反馈机构(或平衡机构)三部分组成。

力矩马达或力马达的作用是输入的电气控制信号转换为力矩或力，控制液压放大器运动。

液压放大器的运动去控制液压油源流向执行机构的
流量或者压力。

液压放大器将力矩达或力马达的输出加以放大。

反馈机构或平衡机构的作用是使伺服阀的输出流量或输出压力获得与输入电气信号成比例的特性。

14、在什么情况下电液伺服阀可以看成震荡环节、惯性环节、比例环节？ 答：在大多数的电液私服系统中，伺服阀的动态响应往往高于动力元件的动态响应。

为了简化系统的动态特性分析与设计，伺服阀的传递函数可以进一步简化，一般可以用二阶震荡环节表示。

如果伺服阀二阶震荡环节的固有频率高于动力元件的固有频率，伺服阀传递函数还可以用一阶惯性环节表示，当伺服阀的固有频率远远大于动力元件的固有频率，伺服阀可以看成比例环节。

15、在电业伺服系统中为什么要增大电气部分的增益，减少液压部分的增益？ 答:在电业伺服控制中，开环增益越大，则调整误差越小，系统抗干扰能力越强。

但系统增益超过临街回路增益，系统就会失衡。

在保持系统稳定的条件下，得到最大增益。

从提高伺服系统位置精度和抗干扰刚度考虑，要求有较高的电气增益KP,因此，液压增益不必太高，只要达到最需要的数值就够了，同时，电气系统增益较液压增益也易于调整，同时成本低。

16、电液速度控制系统为什么一定要加校正？加滞后校正和加积分校正有什么不同？
答：系统在穿越频率c ω处的斜率为40d 10oct B -，因此相位裕量很小，特别是在阻尼比n ζ较小时更是如此。

这个系统虽属稳定，但是在简化的情况下得出的。

如果在c ω和h ω之间有其它被忽略的环节，这时穿越频率处的斜率将变为60d 10dec B -或80d 10dec B -，系统将不稳定。

即使开环增益01K =，系统也不易稳定，因此速度控制系统必须加校正才能稳定工作。

加滞后校正的系统仍然是零型系统，加积分校正的系统为I 型无差系统。

17、在力控制系统中负载刚度对系统特性有何影响？影响了哪些参数？
答：1）h K K ＞＞，即负载刚度远大于液压弹簧刚度。

此时ce h r 2P
K K A ω≈
，0m ωω≈=液体压缩性形成的惯性环节决定。

2）h K K ＜＜，即负载刚度远小于液压弹簧刚度。

此时，ce r 2P K K A ω≈
，0h m ωωω≈==。

随着K 降低，r ω、m ω、0ω都要降低，但r ω和m ω降低要多，使m ω和0ω之间的距离增大，0ω处的谐振峰值抬高。