电液控制技术(1)及应用
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电液比例技术已经和正在使各类通用机械和专用机械有可能成为全新概 念的机械
在较短的时间里，电液比例技术已在液压传动及控制技术领域是赢得了 一席之地。在电液比例技术的发展过程中，使其受益非浅的与其说是按 伺服技术的模式，还不如说是依开关式液压传动的技术路线去开拓。全 面了解和掌握电子放大器的结构和功能，并不断地加以开发，对于电液 比例技术的发展也作出了贡献。了解电液比例技术提供的种种可能性， 是今天成功设计现代液压传动工作机械的基础。因为电液比例技术已渗 透到许多生产机械，渗透到几乎所有液压传动和控制技术的应用领域中 ，因此这种现代技术知识的重要性是显而易见的。
第6章 电液控制技术及应用
电液比例控制 电液伺服控制
电液比例技术概述
比例技术发展概况：
第二次世界大战后期，由于喷气式飞机速度很高，因此对控 制系统的快速性，动态精度和功率—重量比提出了更高的要求 。1940年底，在飞机上首先出现了电液伺服系统，经过20余年 的发展，到了60年代，各种结构的电液伺服阀的问世，电液伺 服技术日渐成熟。60年代后期，各类民用工程对电液控制技术 的需求，显得更加迫切与广泛。但由于传统的电液伺服阀对流 体介质的清洁度要求十分苛刻，制造成本和维护费用高昂，系 统能耗也比较大，难以为各工业用户所接受。而传统的电液开 关控制（断通控制）又不能满足高质量控制系统的要求。电液 比例控制技术，就是要适应开发一种可靠，控制精度和响应特 性均能满足工程技术实际需要的电液控制技术的要求，从60年 代末以来以迅速发展起来。与此同时，还发展了工业伺服控制 技术。
电液比例控制的技术特征
表 伺服阀、比例阀、开关阀性能对照表
项目／类别 电液伺服阀 电液比例阀 早期电液阀 开关阀
介质过滤精度μ 3~10
25
25
25
阀内压降MPa 7/21
0.5~2 0.25~0.5 0.25~5
滞环％
1~3
1~3
4~7
重复精度％
0.5
0.5
±1
频宽-3dbHz 线圈功率W
20~200 0.05~5
车身装配焊接车间实例
图上方的一液压缸通过提升机构实现全部 站台同步动作另一液压缸备用
左边的蓄能器单元提供高速运行所需的 460L/min压力油, 右侧的V4型叶片泵在 液压缸不动作时向蓄能器充液安装在阀 板右侧的是比例方向阀4WRZ25
液压比例控制尤其适用于这种 大惯量较高速度和较高加速度的 系统并能实现平稳可靠的运行!
生产批量较大的比例压力阀、比例方向阀，常与开关阀 通用主阀阀体，有利于生产管理和标准化，也将为原有液 压系统的改造带来方便；力反馈比例元件可以配用多种控 制输入方式；
比例泵的恒压、恒流、压力流量复合控制等多种功能控 制块，可采用组合叠加方式；
控制放大器、电磁铁、和比例阀组成电液一体化结构。
电液比例控制的技术特征
比例阀技术初步
• 比例阀介于常规开关阀和闭环伺服阀之间已成
为现今液压系统的常用组件,液压工业从比例阀 技术的发展而获益匪浅。
• 看一个例子：
比例阀技术对于液压系统究竟意味着什么
比例阀技术对于液压系统究竟意味着什么
上图说明了信号流程： 输入电信号为电压多数为0至9V由信号放大器成比例地转化 为电流即输出变量如1mV相当于1mA； 比例电磁铁产生一个与输入变量成比例的力或位移输出； 液压阀以这些输出变量力或位移作为输入信号就可成比例地 输出流量或压力； 这些成比例输出的流量或压力输出对于液压执行机构或机器 动作单元而言意味着不仅可进行方向控制而且可进行速度和 压力的无级调控； 同时执行机构运行的加速或减速也实现了无级可调如流量在 某一时间段内的连续性变化等。
原理特点： 近期发展的高性能比例阀，一般都内含主控制参量的反馈 闭环，这种反馈闭环，可以是主控制参量的机械或液压的 力反馈，也可以是主控制参量的电反馈。
电液比例控制的技术特征
结构特点：
早期的比例阀为电磁铁替代传统工业阀的调节手柄。现 比例阀与插装阀结合，开发各种不同功能和规格的二通插 装式比例阀；
1~30 10~24
1~5 10~30
中位死区
无
有
有
有
价格因子
3
1
1
0.5
电液比例控制的技术特征
除了与传统工业液压阀一样，具有各种单一控制功能外， 往往具有流量、方向与压力三者之间的多种复合功能。这 一特点不仅表现在阀控元件，而且在容积控制元件中也越 来越广泛地得到体现。阀控或容积控制元件的多功能复合 ，使电液比例控制系统较之传统控制系统，不但系统大为 简化，提高可靠性，也使控制性能得以提高。
带比例电磁铁的比例阀和比例泵为电气控制提供了良好的 接口无论对于顺序控制的生产机械还是其它可编程的控制/ 驱动系统都提供了极大的灵便性。 比例控制设备的技术优势主要在于阀位转换过程是受控的 设定值可无级调节且实现特定控制所需的液压元件较少从 而减少了液压回路的投资费用。 使用比例阀可更快捷更简便和更精确地实现工作循环控制 并满足切换过程的性能要求由于切换过渡过程是受控的避 免产生过高的峰值压力因而延长了机械和液压元器件的使 用寿命。
液压比例技术元器件控制与调节功能
电液比例控制的技术特征
性能特点： 比例技术的发展；除中位死区外，在滞环、重复精度 等主要稳态特性上已与伺服阀相当，而工作频宽又具有 足以满足大部分工业系统控制要求的相当水平；对介质 过滤精度要求，阀内压力损失和价格方面，又接近开关 阀。因此，赢得了比电液伺服比例控制远为广泛的应用 领域。
比例技术概述
电液比例技术是一门综合性技术，既实现了液压动力传动，又具有电子 控制的灵活性。
带比例电磁铁的比例阀、比例泵为电子控制提供了合适的接口，从而生 产机械的工作循环更加灵活，甚至能方便实现可编程控制和传动。工作 过程柔性很大的各类传动控制系统统一在一起。
电液比例技术填补了传统开关式液压传动技术与电液伺服技术之间的空 缺。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
液压-机械传动焊接自动线的原理图
液压-机械传动焊接自动线的运动循环图
车身装配焊接线
焊接线对平台上成组堆放的车身钣金件进行装配和焊接生产 过程包括若干站别和更多细分工序； 全部升降台需要同步到达作业位置即焊钳工作区域金属钣金 备件的传送在中间减速段进行接近速度不得大于0.15m/s否 则钣金件就会定位不准另一方面升/降运输阶段必须快速行 进以达到省时的目的； 这些工艺要求用液压比例控制均一一得到了实现采用比例控 制系统以后显著降低了最大速度以调速阀替代原先的加/减 速凸轮机构用流量控制阀解决速度调节用方向阀控制方向如 果仍然沿用传统的机械传动方式就避免不了硬性冲击低精度 和不灵便且系统变得更为复杂成本也更高。
在较短的时间里，电液比例技术已在液压传动及控制技术领域是赢得了 一席之地。在电液比例技术的发展过程中，使其受益非浅的与其说是按 伺服技术的模式，还不如说是依开关式液压传动的技术路线去开拓。全 面了解和掌握电子放大器的结构和功能，并不断地加以开发，对于电液 比例技术的发展也作出了贡献。了解电液比例技术提供的种种可能性， 是今天成功设计现代液压传动工作机械的基础。因为电液比例技术已渗 透到许多生产机械，渗透到几乎所有液压传动和控制技术的应用领域中 ，因此这种现代技术知识的重要性是显而易见的。
第6章 电液控制技术及应用
电液比例控制 电液伺服控制
电液比例技术概述
比例技术发展概况：
第二次世界大战后期，由于喷气式飞机速度很高，因此对控 制系统的快速性，动态精度和功率—重量比提出了更高的要求 。1940年底，在飞机上首先出现了电液伺服系统，经过20余年 的发展，到了60年代，各种结构的电液伺服阀的问世，电液伺 服技术日渐成熟。60年代后期，各类民用工程对电液控制技术 的需求，显得更加迫切与广泛。但由于传统的电液伺服阀对流 体介质的清洁度要求十分苛刻，制造成本和维护费用高昂，系 统能耗也比较大，难以为各工业用户所接受。而传统的电液开 关控制（断通控制）又不能满足高质量控制系统的要求。电液 比例控制技术，就是要适应开发一种可靠，控制精度和响应特 性均能满足工程技术实际需要的电液控制技术的要求，从60年 代末以来以迅速发展起来。与此同时，还发展了工业伺服控制 技术。
电液比例控制的技术特征
表 伺服阀、比例阀、开关阀性能对照表
项目／类别 电液伺服阀 电液比例阀 早期电液阀 开关阀
介质过滤精度μ 3~10
25
25
25
阀内压降MPa 7/21
0.5~2 0.25~0.5 0.25~5
滞环％
1~3
1~3
4~7
重复精度％
0.5
0.5
±1
频宽-3dbHz 线圈功率W
20~200 0.05~5
车身装配焊接车间实例
图上方的一液压缸通过提升机构实现全部 站台同步动作另一液压缸备用
左边的蓄能器单元提供高速运行所需的 460L/min压力油, 右侧的V4型叶片泵在 液压缸不动作时向蓄能器充液安装在阀 板右侧的是比例方向阀4WRZ25
液压比例控制尤其适用于这种 大惯量较高速度和较高加速度的 系统并能实现平稳可靠的运行!
生产批量较大的比例压力阀、比例方向阀，常与开关阀 通用主阀阀体，有利于生产管理和标准化，也将为原有液 压系统的改造带来方便；力反馈比例元件可以配用多种控 制输入方式；
比例泵的恒压、恒流、压力流量复合控制等多种功能控 制块，可采用组合叠加方式；
控制放大器、电磁铁、和比例阀组成电液一体化结构。
电液比例控制的技术特征
比例阀技术初步
• 比例阀介于常规开关阀和闭环伺服阀之间已成
为现今液压系统的常用组件,液压工业从比例阀 技术的发展而获益匪浅。
• 看一个例子：
比例阀技术对于液压系统究竟意味着什么
比例阀技术对于液压系统究竟意味着什么
上图说明了信号流程： 输入电信号为电压多数为0至9V由信号放大器成比例地转化 为电流即输出变量如1mV相当于1mA； 比例电磁铁产生一个与输入变量成比例的力或位移输出； 液压阀以这些输出变量力或位移作为输入信号就可成比例地 输出流量或压力； 这些成比例输出的流量或压力输出对于液压执行机构或机器 动作单元而言意味着不仅可进行方向控制而且可进行速度和 压力的无级调控； 同时执行机构运行的加速或减速也实现了无级可调如流量在 某一时间段内的连续性变化等。
原理特点： 近期发展的高性能比例阀，一般都内含主控制参量的反馈 闭环，这种反馈闭环，可以是主控制参量的机械或液压的 力反馈，也可以是主控制参量的电反馈。
电液比例控制的技术特征
结构特点：
早期的比例阀为电磁铁替代传统工业阀的调节手柄。现 比例阀与插装阀结合，开发各种不同功能和规格的二通插 装式比例阀；
1~30 10~24
1~5 10~30
中位死区
无
有
有
有
价格因子
3
1
1
0.5
电液比例控制的技术特征
除了与传统工业液压阀一样，具有各种单一控制功能外， 往往具有流量、方向与压力三者之间的多种复合功能。这 一特点不仅表现在阀控元件，而且在容积控制元件中也越 来越广泛地得到体现。阀控或容积控制元件的多功能复合 ，使电液比例控制系统较之传统控制系统，不但系统大为 简化，提高可靠性，也使控制性能得以提高。
带比例电磁铁的比例阀和比例泵为电气控制提供了良好的 接口无论对于顺序控制的生产机械还是其它可编程的控制/ 驱动系统都提供了极大的灵便性。 比例控制设备的技术优势主要在于阀位转换过程是受控的 设定值可无级调节且实现特定控制所需的液压元件较少从 而减少了液压回路的投资费用。 使用比例阀可更快捷更简便和更精确地实现工作循环控制 并满足切换过程的性能要求由于切换过渡过程是受控的避 免产生过高的峰值压力因而延长了机械和液压元器件的使 用寿命。
液压比例技术元器件控制与调节功能
电液比例控制的技术特征
性能特点： 比例技术的发展；除中位死区外，在滞环、重复精度 等主要稳态特性上已与伺服阀相当，而工作频宽又具有 足以满足大部分工业系统控制要求的相当水平；对介质 过滤精度要求，阀内压力损失和价格方面，又接近开关 阀。因此，赢得了比电液伺服比例控制远为广泛的应用 领域。
比例技术概述
电液比例技术是一门综合性技术，既实现了液压动力传动，又具有电子 控制的灵活性。
带比例电磁铁的比例阀、比例泵为电子控制提供了合适的接口，从而生 产机械的工作循环更加灵活，甚至能方便实现可编程控制和传动。工作 过程柔性很大的各类传动控制系统统一在一起。
电液比例技术填补了传统开关式液压传动技术与电液伺服技术之间的空 缺。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
液压-机械传动焊接自动线的原理图
液压-机械传动焊接自动线的运动循环图
车身装配焊接线
焊接线对平台上成组堆放的车身钣金件进行装配和焊接生产 过程包括若干站别和更多细分工序； 全部升降台需要同步到达作业位置即焊钳工作区域金属钣金 备件的传送在中间减速段进行接近速度不得大于0.15m/s否 则钣金件就会定位不准另一方面升/降运输阶段必须快速行 进以达到省时的目的； 这些工艺要求用液压比例控制均一一得到了实现采用比例控 制系统以后显著降低了最大速度以调速阀替代原先的加/减 速凸轮机构用流量控制阀解决速度调节用方向阀控制方向如 果仍然沿用传统的机械传动方式就避免不了硬性冲击低精度 和不灵便且系统变得更为复杂成本也更高。