16章电液伺服控制系统
电液伺服系统详解
电液伺服系统
系统组成：由EH供油系统、电液执行器、保护 系统和试验模块
汽轮机数字电液控制系统
Digital Electro-Hydraulic Control System
EH供油系统 向电液执行器提供符合压力要求和清洁度、酸 度等品质要求的安全、可靠、稳定的液压油。由高压油泵、过 滤器、再生装置、冷油器EH油箱、高压蓄能器、低压蓄能器 等组成。 电液执行器 主汽门和调节汽门的执行调节器。有电液伺服阀 和电磁阀2种控制方式，前者为位置连续调节，后者为开、关2 种状态。 保护系统 “2取1”带电动作OPC电磁阀，“4取2”失电动作电 磁阀，及试验回路。超速保护控制和自动停机遮断，前者用于 超速预警和保护，后者用于事故工况下紧急停机。 试验模块 低润滑油压、低EH油压、推力轴承磨损、低真空 等试验系统。 油路系管路、OPC保护油路或AST停机油路、低压回油油路和无压回 油油路。前3种与电液执行器相连，保护系统的回油经无压回 油油路直接排至主油箱。
EH油系统 运 行
EH油系统概述 随着大容量、高参数汽轮发电机组的发展， 机组调节系统工作介质的额定压力随之升高， 对其工作介质的要求亦越来越高。通常所用 的矿物油自燃点为350℃左右，若在高参数大 容量机组使用，便增加了油泄漏到主蒸汽管 道(＞530℃)导致火灾的危险性。为保证机组 的安全经济运行，汽轮机电液调节系统的控 制液普遍采用了磷酸酯抗燃油。
柱塞变量油泵
系统采用进口高压变量柱塞泵，并采用双泵并联工作系统， 当一台泵工作，则另一台泵备用，以提高供油系统的可靠性， 二台泵布置在油箱的下方，以保证正的吸入压头。 由交流马达驱动高压柱塞泵，通过油泵吸入滤网将油箱中的 抗燃油吸入，从油泵出口的油经过压力滤油器通过单向阀流 入和高压蓄能器联接的高压油母管将高压抗燃油送到各执行 机构和危急遮断系统。 泵输出压力可在0－21MPa之间任意设置。本系统允许正常工 作压力设置在11.0～15.0MPa，本系统额定工作压力为 14.5MPa。 油泵启动后，油泵以全流量约85 L/min向系统供油，同时也 给蓄能器充油，当油压到达系统的整定压力14.5MPa时，高 压油推动恒压泵上的控制阀，控制阀操作泵的变量机构，使 泵的输出流量减少，当泵的输出流量和系统用油流量相等时， 泵的变量机构维持在某一位置，当系统需要增加或减少用油 量时，泵会自动改变输出流量，维护系统油压在14.5MPa。 当系统瞬间用油量很大时，蓄能器将参与供油。
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 +
电液伺服系统在汽车行业的应用
组员： 组员：
1 电液伺服系统概述
• 电液伺服控制系统是以液压动力作驱
动装置所组成的反馈控制系统。在这 动装置所组成的反馈控制系统。 种系统 能够自动地、 等）能够自动地、快速而准确地复现 输入量的变化规律。 输入量的变化规律。该系统能将输入 的微小电气信号转换为大功率的液压 信号（流量与压力）输出， 信号（流量与压力）输出，因此也是 一个功率放大装置。具有控制精度高, 一个功率放大装置。具有控制精度高, 速度快, 在军事、 速度快,稳定性好等特点 。在军事、航 航天、材料、汽车、 空、航天、材料、汽车、冶金等行业 有广泛的应用。 有广泛的应用。
电控液压助力转向系统工作原理
电控液压助力转向包括液压储油罐、 电控液压助力转向包括液压储油罐、 电动机、 泵、电动机、转向器伺服阀和电子 控制系统等等。 控制系统等等。下图为电控液压助 力转向系统(EHPS)结构 结构。 力转向系统(EHPS)结构。电机控 制器根据所获得的转向盘转角信号 和电动机的转速信号， 和电动机的转速信号，经计算后决 定提供助力大小， 定提供助力大小，以控制电机的转 速，电机驱动齿轮泵向转向器提供 液压油。 液压油。
电控液压助力转向系统结构图
2 电液伺服系统在汽车上的应用
• 电液伺服系统使用闭环控制，可以充分满足被控 电液伺服系统使用闭环控制，
制量实时被系统控制，显著提高了系统控制的准 制量实时被系统控制， 确性和精度。现代汽车行业对汽车的安全性能、 确性和精度。现代汽车行业对汽车的安全性能、 驾驭性能、舒适性能等提出了更高的要求， 驾驭性能、舒适性能等提出了更高的要求，由于 电液伺服控制系统工作可靠、自动化程度高、 电液伺服控制系统工作可靠、自动化程度高、控 制精度高， 制精度高，在汽车行业中电液伺服控制系统受到 充分重视，被广泛应用于汽车控制系统。 充分重视，被广泛应用于汽车控制系统。下面主 要介绍电液伺服系统在汽车防撞系统、 要介绍电液伺服系统在汽车防撞系统、助力转向 系统、 系统、汽车试验系统及主动悬架上的应用
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。
电液位置伺服控制系统实验
2
s2
2.834 2 0.866 1 2 s s s 1 2 14 .726 14 .726
正常参数时的ωc=2.78， ωh=14.8，Kg=19.1
增大Ki
正常参数
C (s) 4.611 R( s) 1 2 0.866 2 s 14 .726 2 s 14 .726 s 1
斜坡输入1
正弦输入
正弦输入，幅值5，频率1
正弦输入，幅值5，频率2.95
3 液压系统原理
压力传感器2
伺服缸
压力传感器3
平衡阀 电磁换向阀
蓄能器
电液伺服阀 压力传感器1
流量计2
流量计1 精滤器 电磁溢流阀
电机泵组
M
粗滤器 精滤器
4 系统控制原理
数据采集
参考输入
控制器
数模转换
功率放大
伺服阀
伺服缸
K i 73.746 KV 2.834 K d 1 26.022
K d1 h 代入系数得到 K d 1 26 .022 14 .726 h a a 0.12 (b K d 2 ) (b K d 2 ) (0.2 2.861) h h 0.866 2 K d1 a 2 K d 1 a 2 26.022 0.12
mmax 为能量输出单元在线 性范围内的最大值
r0,ml 为输入信号在线性范 围内的最大值
阶跃输入2.5
阶跃输入5
阶跃输入9
阶跃输入12
系统开环传递函数
KV C (s) R(s) 1 2 2 h s 2 s s 1 h h
Ki KV K d1
2）阀控缸微分方程
电液伺服控制系统
1电液伺服控制系统1.1电液控制系统的发展历史概述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。
在以后的几十年中,电液控制技术的工业应用又进一步扩展到工业机器人控制、塑料加工、地质和矿藏探测、燃气或蒸汽涡轮控制及可移动设备的自动化等领域。
电液比例控制技术及比例阀在20世纪60年代末70年代初出现。
70年代,随着集成电路的问世及其后微处理器的诞生,基于集成电路的控制电子器件和装置广泛应用于电液控制技术领域。
现代飞机上的操纵系统。
如驼机、助力器、人感系统，发动机与电源系统的恒速与恒频调节，火力系统中的雷达与炮塔的跟踪控制等大都采用了电液伺服控制系统。
飞行器的地面模拟设备，包括飞行模拟台、负载模拟器大功率模拟振动台、大功率材料实验加载等大多采用了电液控制，因此电液伺服控制的发展关系到航空与宇航事业的发展，在其他的国防工业中如机器人也大量使用了电液控制系统。
电液伺服控制系统
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6章 电液伺服控制系统
5
6.1 概述
电液比例控制的主要优点是： 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。
6.功率放大级
功率放大级式比例控制放大器的 核心单元。由信号放大和功率驱动电路 组成。
根据功率放大级工作原理不同，分 为：模拟式和开关式。
第6章 电液伺服控制系统
29
6.3 电液比例电控技术
（1）模拟式功率放大级
第6章 ห้องสมุดไป่ตู้液伺服控制系统
30
6.3 电液比例电控技术
（2）开关式功率放大级
第6章 电液伺服控制系统
比例放大器根据受控对象、功率级工作原理不同，分为： 1 单路和双路比例控制放大器 2 单通道、双通道和多通道比例控制放大器 3 电反馈和不带电反馈比例控制放大器 4 模拟式和开关式比例控制放大器 5 单向和双向比例控制放大器 6 恒压式和恒流式比例控制放大器
第6章 电液伺服控制系统
16
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
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6.3 电液比例电控技术
2.输入接口单元 （1）模拟量输入接口
2 数字量输入接口 3 遥控接口
第6章 电液伺服控制系统
20
机电一体化——电液控制系统设计
6.电液控制系统设计6.1概述电液控制系统是常用机电一体化系统之一。
它是将计算机电控和液压传动结合在一起，既发挥了计算机控制或电控制技术的灵活性，又体现了液压传动的优势，充分显示出大功率机电控制技术的优越性。
电液控制系统的种类很多，可以从不同的角度分类，而每一种分类方法都代表一定的特征：1）根据输入信号的形式和信号处理手段可人为数字控制系统、模拟控制系统、直流控制系统、电液开关控制系统。
2）根据输入信号的形式和信号处理手段可分为数字控制系统、模拟控制系统、直流控制系统、交流控制系统、振幅控制系统、相位控制系统。
3）根据被控量的物理量的名称可分为置控制系统、速度控制系统、力或压力控制系统等。
4）根据动力元件的控制方式可分为阀控系统和泵控系统。
5）根据所采用的反馈形式可分为开环控制系统、闭环系统和半闭环控制系统。
本章主要介绍电液控制系统的组成、控制元件，系统数字模型以及系统的设计。
6.2电液控制元件电液控制元件主要包括电液伺服阀、电液比例阀、电液数字阀以及由数字阀组成的电液步进缸、步进马达、步进泵等。
它胶是电液控制系统中的电-液能量转换元件，也是功率放大元件，它能够将小功率的电信号输入转换为大功率的液压能（流量与压力）或机械能的输出。
在电液控制系统中，将电气部分与液压部分连接起来，实现电液信号的转换与放大，主要有电液伺服阀、电液比例阀、电液数字阀以及各种电磁开关阀等。
电液控制阀是电液控制系统的核心，为了正确地设计和使用电液控制系统，就必须掌握不同类型电液控制阀的原理和性能。
6.2.1控制元件的驱动6.2.1.1电气—机械转换器电气—机械转换器有“力电机（马达）”、“力矩电机（马达）”以及直流伺服电动机和步进电动机等，它将输入的电信号（电流或电压）转换为力或力矩输出，去操纵阀动作，推行一个小位移。
因此，电气-机械转换器是电液控制阀中的驱动装置，其静态特性和动态特性在电液控制阀的设计和性能中都起着重要的作用。
电液控制-机液伺服系统
四、液压转矩放大器
Hale Waihona Puke 反馈机构为 螺杆、螺母 液压马达轴完全跟 踪阀芯输入转角而 转动。但输出力矩 比输入力矩要大得 多，故称液压转矩 放大器。
电液步进马达
以惯性负载为主时，可分析得
方框图为：
则系统方框图为：
§系统稳定性分析
液压伺服系统的动态分析和设计一般都是以稳定性要求为 中心进行的。
令G(s)为前向通道的传递函数，H(s)为反馈通道的传递函 数，由以上的方框图可得系统的开环传递函数为：
含有一个积分环节，故系统为Ⅰ型系统。
可绘制开环系统伯德图，如下图所示：
对伯德图的分析
幅值穿越频率ωc≈Kv 相位穿越频率ωc=ωg 为了使系统稳定， 必须有足够的相位裕 量和增益裕量。 由图可见，相位裕 度已为正值，为使幅 值裕度为正值，可计 算求得要求： K 2
与全闭环系统相比，半闭环系统的稳定性好得多，但精度较低。
综上所述，由于结构柔度的影响，产生了结构谐振和液压谐 振的耦合，使系统出现了频率低、阻尼比小的综合谐振，综合谐 振频率ωn和综合阻尼比ξn常常成为影响系统稳定性和限制系统频 宽的主要因素，因此提高具有重要意义。 提高ωn 就需要提高结构谐振频率ωs，就要求负载惯量减小 （但已由负载特性决定），结构刚度增大（提高安装固定刚度和 传动机构刚度，尤其是靠近负载处的传动机构的结构刚度）。 增大执行元件到负载的传动比，可提高液压固有频率；提高 液压弹簧刚度的方法也可提高液压固有频率，从而提高综合谐振 频率。
反馈从活塞输出端Xp取出时，构成为半闭环系统，其方框图 为：
此时系统开环传函中含有二阶微分环节，当ωs2和ωn靠得很 近时，会有零极点相消现象，使综合谐振峰值减小，从而改善 系统稳定性，如曲线b所示。 系统闭环传函为：
电液伺服系统
蓄能器
❖ 一个气—液式高压蓄压器装在油箱的旁边， 用来维持系统的压力，减小压力波动。此蓄 压器一侧预先充进的氮气压力与另一侧油系 统中的油压相平衡。此蓄压器块上有一个截 止阀，此阀能将蓄压器与系统隔绝，以进行 试验、重新充气或维修。蓄压器氮气一侧有 一个压力表，用以检查充氮压力
蓄能器
EH油系统的运行操作
❖ EH油泵出口滤网前后差压高 报警
❖ 低于9.31 Mpa（g） 汽轮机跳闸 （63/LP） 自动停机
❖ EH油压力回油压力高 回油压力报警 0.21MPa
EH油系统常见故障
❖ 1 系统压力下降，个别调门无法正常开启； ❖ 2 油动机卡涩，调门动作迟缓，有时泄油后不回座； ❖ 3 在开关调门过程中发生某个调门不规则频繁大幅度摆动，
同程度的腐蚀，在滑阀凸肩、喷咀及节流孔处腐蚀尤为严重。
❖ d 电液转换器滑阀两侧压力偏差大: 油中杂质堵塞电液转换器的喷咀；磨 擦、酸性腐蚀造成滑阀的凸肩、滑块与滑座之间磨损，使滑阀相对与滑 座之间的间隙加大，使漏流量增加；酸性油液对喷咀室、通道及节流孔 等的腐蚀，改变了滑阀两侧的压力。
❖ e LVDT线性电压位移转换器故障，电液转换器机械零位不准等
EH油系统 运 行
❖ EH油系统概述 ❖ 随着大容量、高参数汽轮发电机组的发展，
机组调节系统工作介质的额定压力随之升高， 对其工作介质的要求亦越来越高。通常所用 的矿物油自燃点为350℃左右，若在高参数大 容量机组使用，便增加了油泄漏到主蒸汽管 道(＞530℃)导致火灾的危险性。为保证机组 的安全经济运行，汽轮机电液调节系统的控 制液普遍采用了磷酸酯抗燃油。
❖ 在机组预启动期间，EH油系统应进行升温、 升压。液压油的正常运行温度是49℃ （38℃～60℃），虽然允许系统可以在21℃ 油温下操作，但不推荐低于21℃油温下运行， 严禁在10℃下运行。因此预启动的第一步是 对油升温。 采用浸入式加热器升温
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。
()()V2h 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。
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。
电液位置伺服控制系统实验讲解
s2
2 0.866 14.726
s
1
Ki减小为40
Ki变小，ωc=1.53<2.78， ωh=14.8不变，Kg=24.5>19.1
增大Kd1
正常参数
C(s)
2.107
R(s)
s
1
17.0782
s2
2 0.747 17.078
s
1
Kd1变大为35
Kd1变大，ωc=2.1<2.78， ωh=17.1>14.8 ，Kg=21.8>19.1
2）阀控缸微分方程
负载流量线性化方程
qL Kq xV Kc pL
流量连续性方程
qL
AP
dxP dt
CtP pL
Vt
4e
dpL dt
忽略阀腔和管道总容积，油液的压缩性影响忽略
qL
AP
dxP dt
CtP
pL
液压缸活塞的动力学平衡方程
F
AP pL
mt
d 2xP dt 2
BP
r0,ml 为输入信号在线性范 围内的最大值
阶跃输入2.5
阶跃输入5
阶跃输入9
阶跃输入12
系统开环传递函数
C(s)
KV
R(s)
s
1
h2
s2
2h h
s
1
KV
Ki K d1
KV
Ki Kd1
73.746 26.022
2.834
h
K d1 a
代入系数得到 h
减小Kd1
正常参数
电液控制-电液伺服系统
3、压力反馈和动压反馈校正
三、电液速度控制系统
四、电液力控制系统
电液控制
第5章 电液伺服系统
一、电液伺服系统概述
1、电液伺服系统的特点、应用
2、电液伺服系统的组成
3、电液伺服系统的类型
二、电液位置伺服系统的分析
自整角机： 相敏放大器： 伺服放大器： 伺服阀：
阀控液压马达：
齿轮减速箱传动比：
系统开环传函求得为：
§系统的稳定性分析
简化方框图为：
系统稳定性条件为：
稳态误差为
2、负载干扰力矩引起的稳态误差 系统对外负载力矩的误差传递函数：
稳态误差为
3、零漂和死区等引起的稳态误差
静摩擦力矩折算到伺服阀输入端的死区电流为： 电液伺服阀的零漂和死区所引起的位置误差： 设总的零漂和死区电流为Σ△I，则总的静态位置误差为：
§电液伺服系统的校正
1、滞后校正
2、速度与加速度的反馈校正
Kv 2hh
为了保证系统稳定可靠地工作，具有满意的性能指标， 一般要求： 相位裕量
30o 60o
，ห้องสมุดไป่ตู้进行分析设计
增益裕量大于 20lg Kg 6dB
§系统的响应特性分析
对指令输入的闭环频率响应：
对负载力矩的闭环频率响应：
即闭环柔度特性
即闭环刚度特性
§系统的稳态误差分析
1、指令输入引起的稳态误差 系统对指令输入的误差传递函数：
液压伺服控制系统
当液压缸运动速度降低时，调节过程相反。
1.2 伺服阀
1.2.1液压伺服阀
1.滑阀 根据滑阀的工作边数不同，有单边滑阀、双边滑阀和四边滑阀。
其中，四边滑阀有四个可控节流口，控制性能最好；双边滑阀有两 个可控节流口，控制性能一般；单边滑阀有一个可控节流口，控制 性能最差。四边滑阀性能虽好，但结构工艺复杂，生产成本较高； 单边滑阀容易加工，生产成本较低。
图10.6-10.8分别为单边滑阀，双边滑阀和四边滑阀控制液压 缸的原理图。
四边滑阀在平衡状态下，根据初始开口量的不同，有负开口 （图10.9（a））、零开口（图10.9（b））和正开口（图10.9 （c））之分。
2.喷嘴挡板阀 如图1.10所示为双喷嘴挡板阀由两个单喷嘴挡板阀组成，可
以控制双作用液压缸。它由挡板、左右喷嘴、固定节流孔组成。 挡板与左右喷嘴的环形面积形成两个可变节流孔，分别为δ1和δ2， 挡板绕轴旋转，可以改变两个可变节流孔的大小。挡板处于图中 所示位置时，即δ1=δ2。此时两节流口的节流阻力相同，使左右 喷嘴的压力相同，即p1= p2，液压缸两腔受力平衡，保持原来位 置不动。
3
1.1.3 液压伺服控制系统的分类
1.按系统输入信号的变化规律分类 液压伺服控制系统按输入信号的变化规律不同可分为：定值控
制系统、程序控制系统和伺服控制系统。 2.按被控物理量的名称分类 按被控物理量的名称不同，可分为：位置伺服控制系统、速度
电液伺服系统的性能分析与控制
电液伺服系统的性能分析与控制电液伺服系统是一种非常重要的机电一体化控制系统。
其中，电液伺服阀、电液伺服油泵和电液缸等都是其基本组成部分。
从理论上讲，电液伺服系统的工作原理非常复杂。
但实际上，只要将其主要组成部分捆绑在一起，就可以满足由系统所需要的控制。
实现电液伺服系统的控制是非常重要的，因为控制系统的稳定性、响应性和准确度直接影响系统的运行效果。
通过为电液伺服系统提供适当的控制策略，可以增强其控制能力，优化系统性能，满足不同的应用需求。
下面将针对电液伺服系统的性能分析和控制进行详细的讨论。
电液伺服系统的性能分析在分析电液伺服系统的性能方面，需要考虑以下三个方面：稳定性、响应时间和准确度。
稳定性电液伺服系统的稳定性是保证系统长期稳定运行的关键因素。
稳定性可以从两个方面进行分析：动态稳定性和静态稳定性。
动态稳定性是指系统在受到外界扰动后，能够尽快地恢复到平衡状态。
动态稳定性可以通过考虑电液伺服系统的振动频率和阻尼来建立模型。
该模型允许分析阻尼特性和振动频率的影响，即了解系统在受到冲击负载时如何响应，以及系统如何通过自适应调节来消除这种影响。
当电液伺服系统出现大幅度振动时，可以通过在系统中添加小幅度振动来实现自适应调节的目标。
静态稳定性是指系统在整个控制过程中能够保持一致性和准确性。
在电液伺服系统中，静态稳定性往往与系统PID控制器有关。
通过调整PID参数，可以分析系统的错误响应并进行系统准确性的校正。
要重点关注的是，增加比例控制器的参数会增加静态稳定性，但为了防止系统过度振荡，需要减少PID系统的增益。
响应时间电液伺服系统的响应时间是指系统从接收输入到产生反应的时间。
响应时间直接决定了系统的反馈速度和准确度。
响应时间可能受到如下因素的影响：传感器响应时间、放大器响应时间和电液伺服阀的动态性能等。
传感器响应时间是从输出信号增加到满量程的时间，是指放大器输出充分变化的时间。
如果从传感器的角度出发，那么输出响应特性是指输出恢复到0%需要的时间（即从输出信号增加到输出反转的时间）。
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第16章 电液伺服控制系统
液压与气压传动技术及应用
16.2 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。
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16.1 电液伺服系统的控制原理及基本特点
16.1.1 电液伺服系统的控制原理
当 给 阀 芯 输 入 xi 时 ， 则 滑 阀 移 动某一个开口量xv，此时压力油进 入液压缸右腔，液压缸左腔回油， 因活塞固定，故压力油推动刚体向 右运动，输出位移量x0，由于阀体 与缸体做成一体，因此阀体跟随缸体一起向右运动，其结果 是使阀的开口量xv逐渐减小。当缸体位移量x0等于阀芯位移 量xi时，阀的开口量xv=0,阀的输出流量就等于零，液压缸便 停止运动，处于一个新的平衡位置上。若阀芯不断地向右移 动，则液压缸就拖动负载不停地向右移动。反之，则液压缸 也反向跟随运动。
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第16章 电液伺服控制系统
液压与气压传动技术及应用
16.2 电液伺服阀
16. 2.1 电液伺服阀的组成
2. 先导级阀（前置级）
先导级阀用于接受小功率的电气--机械转换器输入的位 移或转角信号，将机械量转换为液压力驱动功率级主阀。先 导级阀主要有喷嘴挡板式和射流管式两种。
（1）喷嘴挡板式先导级阀。
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第16章 电液伺服控制系统
液压与气压传动技术及应用
16.1 电液伺服系统的控制原理及基本特点
16.1.1 电液伺服系统的控制原理
在这个系统中，滑阀阀芯不动，液压缸也不动；阀芯移 动多少距离，液压缸也移动多少距离；阀芯移动速度快，则 液压缸移动速度快；滑阀芯向哪个方向移动，液压缸也就向 哪个方向移动。也就是只要给滑阀一个输入信号，则执行元 件就会自动地、准确地跟随滑阀并按照这个规律运动，这就 是液压伺服系统的工作原理。，也可以由计算机实现。
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第16章 电液伺服控制系统
液压与气压传动技术及应用
16.1 电液伺服系统的控制原理及基本特点
16.1.2 电液伺服系统的基本特点
（1）输出量能够自动地跟随输入量变化规律而变化，所 以，液压伺服系统是一个自动跟踪系统(随动系统)。
（2）液压缸位移xo和阀芯位移xi之间不存在偏差(即当控 制滑阀处于零位)时，系统的控制对象处于静止状态。由此 可见，欲使系统有输出信号，首先必须保证控制滑阀具有一 个开口量，即xv=xi―xo≠0。系统的输出信号和输入信号之间 存在偏差是液压伺服系统工作的必要条件，也可以说液压伺 服系统是靠偏差信号进行工作的。所以，液压伺服系统是一 个有误差系统。
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第16章 电液伺服控制系统
液压与气压传动技术及应用
16.1 电液伺服系统的控制原理及基本特点
16.1.2 电液伺服系统的基本特点
（3）输出信号之所以能精确地复现输入信号的变化，是 因为控制阀体和液压缸固连在一起，构成了一个反馈控制通 路。液压缸输出位移xo通过这个反馈通路回输给控制阀体， 与输入位移xi相比较，从而逐渐减小和消除输出信号和输入 信号之间的偏差，即滑阀的开口量，直至输出位移和输入位 移相同为止。所以，液压伺服系统是一个负反馈系统。
通过改变喷嘴与挡板之间的相对位移来改变液流通路开 度的大小以实现控制的，具有体积小、运动部件惯量小、无 摩擦、所需驱动力小、灵敏度高等优点，特别适用于小信号 工作，因此常用作二级伺服阀的前置放大级。其缺点主要是 中位泄漏量大，负载刚性差，输出流量小，节流孔及喷嘴的 间隙小(0.02～0.06mm)，易堵塞，抗污染能力差。
但是，液压伺服系统中的元件加工精度高，价格较贵； 对油液污染比较敏感，因此可靠性受到影响；在小功率系统 中，伺服控制不如微电子控制灵活。随着科学技术的发展， 液压伺服系统的缺点将不断得到克服，在机电工程技术和自 动化技术领域中，有着广阔的应用前景。
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第16章 电液伺服控制系统
液压与气压传动技术及应用
液压与气压传动技术及应用
第16章 电液伺服控制技术
液压伺服控制系统是采用液压控制元件和液压执行元件
的自动控制系统，又称为随动系统或跟踪系统。在这种系统
中，执行机构能以一定的精度自动地按输入信号的变化规律
动作。
液压伺服系统除具有液压传动所固有的一系列优点外， 还具有承载能力大、控制精度高、响应速度快、自动化程度 高、体积小、重量轻等优点。
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电液伺服阀的组成
第16章 电液伺服控制系统
液压与气压传动技术及应用
16.2 电液伺服阀
16. 2.1 电液伺服阀的组成
1. 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 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。
第16章 电液伺服控制系统
液压与气压传动技术及应用
16.2 电液伺服阀
16. 2.1 电液伺服阀的组成
电液伺服阀主要是由电气--机械转换器、前置级液压放 大器、液压功率放大器和反馈机构组成。而前置级液压放大 器(简称前置级，先导级阀)和液压功率放大器(简称功率级或 功率阀)，一般又合称为液压放大器。