电液位置伺服系统的稳定性分析与应用

电液伺服万能试验机工作原理及检验应用分析线材质量检验以及质量数据分析，对于线材企业来说是必不可少的。

它是提高线材质量的重要手段。

文章结合实际，介绍了电液伺服万能试验机的工作原理，及其在线材力学性能检验中的应用，供参考。

标签：电液伺服万能试验机；工作原理；拉伸试验；弯曲试验1.万能试验机的优点试验空间合理，安装调整方便；采用高精度负荷传感器和高精度光电编码器测活塞位移，准确度高；试验方案简单灵活，易得到理想的试验结果；选用优质液压元件，确保系统长期、稳定运行；具有超载、限位、超温、超电压等多种保护功能，安全可靠；负荷全程不分档，性能更为优越[1]。

2.试验机的工作原理电液伺服万能试验机是机电一体化产品，主要由机械部分、液压动力单元、测控系统、计算机数据处理系统、试验结果输出等部分组成。

2.1机械部分机械部分主要由主机、试样夹持装置、防护装置、温度控制装置等部分组成。

主机是试验机的基础，包括一些基础结构件、传动部分、液压执行元件。

基础结构件包括底座、主油缸、试台、上下横梁、光杠等。

传动部分用于调整试验空间，包括丝杠螺母副、链条传动部分、减速机等。

液压执行元件包括主油缸和小活塞组件，主油缸是试验力的来源，小活塞组件提供拉伸试验时的初始夹紧功能[2]。

主机的工作原理是：底座的两侧孔内分别装两根丝杠，丝杠可在底座内转动，但不能轴向移动，传动螺母固定在下横梁上，底座上装有减速机，减速机通过链轮驱动丝杠转动，进而使下横梁上下移动，目的是调整试验空间。

底座中央的孔内装有主油缸组件，活塞上端固定负荷传感器，负荷传感器上端安装试台，试台的4个角上装有4根光杠，光杠的顶端支撑着横梁。

如下页图1、图2所示，下横梁和底座组成一个框架。

试台、光杠、上横梁组成另一个框架。

在试台与下横梁之间装压缩夹具。

在上下横梁上装拉伸夹具，拉伸夹具的原理是两个对称斜面构成楔形夹紧，小活塞组件提供初始夹紧力。

主油缸注入高压油时，通过负荷传感器驱动试台、光杠、上横梁组成的框架向上运动。

第七章 电液伺服控制系统的应用实例 7.1 引例图7-1 阀控油缸闭环控制系统原理图此图为采用电液伺服阀控制的液压缸速度闭环控制系统。

这一系统不仅使液压缸速度能任意调节，而且在外界干扰很大（如负载突变）的工况下，仍能使系统的实际输出速度与设定速度十分接近，即具有很高的控制精度和很快的响应性能。

工作原理如下：在某一稳定状态下，液压缸速度由测速装置测得（齿条1、齿轮2和测速发电机3）并转换为电压。

这一电压与给定电位计4输入的电压信号进行比较。

其差值经积分放大器放大后，以电流输入给电液伺服阀6。

电液伺服阀按输入电流的大小和方向自动地调节其开口量的大小和移动方向，控制输出油液的流量大小和方向。

对应所输入的电流，电液伺服阀的开口量稳定地维持在相应大小，伺服阀的输出流量一定，液压缸速度保持为恒值。

如果由于干扰的存在引起液压缸速度增大，则测速装置的输出电压改变，而使放大器输出电流减小，电液伺服阀开口量相应减小，使液压缸速度降低，直到液压缸恢复原来的速度时，调节过程结束。

按照同样原理，当输入给定信号电压连续变化时，液压缸速度也随之连续地按同样规律变化，即输出自动跟踪输入。

通过分析上述伺服系统的工作原理，可以看出伺服系统的特点如下：（1）反馈系统：把输出量的一部分或全部按一定方式回送到输入端，并和输入信号比较，这就是反馈作用。

在上例中，反馈电压和给定电压是异号的，即反馈信号不断地抵消输入信号，这就是负反馈。

自动控制系统中大多数反馈是负反馈。

（2）靠偏差工作：要使执行元件输出一定的力和速度，伺服阀必须有一定的开口量，因此输入和输出之间必须有偏差信号。

执行元件运动的结果又试图消除这个误差。

但在伺服系统工作的任何时刻都不能完全消除这一偏差，伺服系统正是依靠这一偏差信号进行工作的。

（3）放大系统：执行元件输出的力和功率远远大于输入信号的力和功率。

其输出的能量是液压能源供给的。

7.2 车床液压仿形刀架图7-2 车床液压仿形刀架车削圆锥面时，触销沿样件的圆锥段滑动，使杠杆向上偏摆，从而带动阀芯上移，打开阀口，压力油进入液压缸上腔，推动缸体连同阀体和刀架轴向后退。

数字应用55产 城卡特6018AC FS 液压电铲电液伺服系统分析袁嘉摘要：液压控制技术是以流体力学、液压传动和液力传动为基础，应用现代控制理论、模糊控制理论，将计算机技术、集成传感器技术应用到液压技术和电子技术中，为实现机械工程自动化或生产现代化而发展起来的一门技术，它广泛的应用于国民经济的各行各业，在农业、化工、轻纺、交通运输、机械制造中都有广泛的应用，尤其在高、新、尖装备中更为突出。

随着机电一体化的进程不断加快，技术装备的工作精度、响应速度和自动化程度的要求不断提高，对液压控制技术的要求也越来越高。

关键词：电液伺服控制系统、 液压传动卡特6018液压电铲是电动马达驱动，各液压泵、液压马达、液压油缸、液压控制阀等组成的大型先进采掘设备。

它主要由电液伺服控制系统、独立液压油冷却系统、独立回转系统、自动集中润滑系统、主泵控制系统等组成，下面重点介绍电液伺服控制系统。

1 电液伺服控制系统原理电液伺服控制系统是以液压动力元件作为驱动装置，采用电子反馈方式实现信号传输和控制的自动控制系统。

在这种系统中，输出量（位移、速度、力等）能够自动地、快速而准确地复现输入量的变化规律。

电液伺服控制系统具有以下优点：功率大、尺寸小、重量轻、加速性能好、控制精度高、响应速度快、稳定性好、使用寿命长等优点。

1、电液伺服控制系统的工作特点：（1）在系统的输出和输入之间存在电子反馈连接，从而组成闭环控制系统。

（2）系统的主反馈是负反馈，即反馈信号与输入信号相反，两者相比较得偏差信号控制液压系统流量，从而输入到液压元件中，使其向减小偏差的方向移动，既以偏差反馈来减小偏差。

（3）系统的输入信号的功率很小，而系统的输出功率可以达到很大。

因此它是一个功率放大装置，功率放大所需的能量由液压能源供给，供给能量的控制是根据伺服系统偏差大小自动进行的。

2、电液伺服控制系统的组成（1）输入元件——也称指令元件，它给出输入信号（指令信号）加于系统的输入端。

电液伺服控制系统概述摘要：电液伺服控制是液压领域的重要分支。

多年来，许多工业部门和技术领域对高响应、高精度、高功率——重量比和大功率液压控制系统的需要不断扩大，促使液压控制技术迅速发展。

特别是控制理论在液压系统中的应用、计算及电子技术与液压技术的结合，使这门技术不论在原件和系统方面、理论与应用方面都日趋完善和成熟，并形成一门学科。

目前液压技术已经在许多部门得到广泛应用，诸如冶金、机械等工业部门及飞机、船舶部门等。

关键词：电液伺服控制液压执行机构伺服系统又称随机系统或跟踪系统，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。

液压伺服系统是以液压为动力的自动控制系统，由液压控制和执行机构所组成。

一、电液控制系统的发展历史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。

电液伺服水平稳定平台的控制探讨摘要：本文在稳定平台的结构和原理理论上，研究电液伺服水平稳定平台系统，此系统采用并联费堆成液压缸的模式进行平台控制，为平台上的被控制对象进行隔离，保证了被控制对象的稳定。

同时，对该系统进行工程方程式的建立。

通过研究表明，pid控制和前空控制相结合的复合控制法有着良好的性能，但是还应进一步完善。

关键词：电液伺服；水平稳定平台；pid中图分类号：tp273 文献标识码：a 文章编号：1674-7712 （2013）02-0178-01水平稳定平台是指在稳定的物体在其他干扰作用下由于惯性作用，在惯性空间中保持水平方位不变。

还可以是力矩作用下给予的惯性空间的装置以致其转动。

简单的说明就是正在运动的物体，为了保证控制的物体相对稳定，就需要断绝与其的相对运动，控制物体的惯性坐标系也应保持在同一个方位或者按照规律的变化使用平台装置。

水平稳定平台的产生，运用到各种要保持运动的对象中，例如，当飞机的正在运动时，使用稳定平台可以对飞机的监视、摄像平台保持一个水平的位置。

针对电液伺服水平稳定平台来解决当前电机伺服水平稳定平台所带来的局限性。

一、稳定平台的结构和原理稳定平台可以分成无源平台和有源平台两种。

在实践工作中，由于有源平台精度和反应速度相较于无源平台更加出色，因此当前的稳定平台大多采用有源平台为主。

稳定平台一般采用陀螺稳定平台，此平台主要的装置可以采用环架结构，如图1-1稳定平台陀螺环架结构图可以显示，当被控物体装置在稳定平面上，以稳定轴z 轴为中心，x轴和y轴与相对应的载体摇轴平行。

此种稳定平台伺服运用动力调谐式陀螺作为接受信号的元件，两轴开始运动时，要提就会随着横摇轴和纵摇轴所存在的角度信号与传感器所存在的信号进行比较，得出相应的误差。

为了消减这一误差，信号就要使得y轴随着水平仪一起转动，这样就保证了稳定平台的正常运行。

但是陀螺环架结构的稳定平台存在着一定的缺陷，经实践正面，当前的捷联式稳定平台能够完善稳定平台。

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。

电液伺服阀的原理分类和应用简介一．电液伺服阀的工作原理电液伺服阀由力矩马达和液压放大器组成。

力矩马达工作原理磁铁把导磁体磁化成N、S极，形成磁场。

衔铁和挡板固连由弹簧支撑位于导磁体的中间。

挡板下端球头嵌放在滑阀中间凹槽内；线圈无电流时，力矩马达无力矩输出，挡板处于两喷嘴中间；当输入电流通过线圈使衔铁3左端被磁化为N极，右端为S极，衔铁逆时针偏转。

弹簧管弯曲产生反力矩，使衔铁转过θ角。

电流越大θ角就越大，力矩马达把输入电信号转换为力矩信号输出。

前置放大级工作原理压力油经滤油器和节流孔流到滑阀左、右两端油腔和两喷嘴腔，由喷嘴喷出，经阀9中部流回油箱力矩马达无输出信号时，挡板不动，滑阀两端压力相等。

当力矩马达有信号输出时，挡板偏转，两喷嘴与挡板之间的间隙不等，致使滑阀两端压力不等，推动阀芯移动。

功率放大级工作原理当前置放大级有压差信号使滑阀阀芯移动时，主油路被接通。

滑阀位移后的开度正比于力矩马达的输入电流，即阀的输出流量和输入电流成正比；当输入电流反向时，输出流量也反向。

滑阀移动的同时，挡板下端的小球亦随同移动，使挡板弹簧片产生弹性反力，阻止滑阀继续移动；挡板变形又使它在两喷嘴间的位移量减小，实现了反馈。

当滑阀上的液压作用力和挡板弹性反力平衡时，滑阀便保持在这一开度上不再移动。

二.电液伺服阀的分类1 按液压放大级数可分为单级电液伺服阀，两级电液伺服阀，三级电液伺服阀。

2 按液压前置级的结构形式，可分为单喷嘴挡板式，双喷嘴挡板式，滑阀式，射流管式和偏转板射流式。

3 按反馈形式可分为位置反馈式，负载压力反馈式，负载流量反馈式，电反馈式等。

4 按电机械转换装置可分为动铁式和动圈式。

5 按输出量形式可分为流量伺服阀和压力控制伺服阀。

三.电液伺服阀的发展趋势1/新型结构的设计在20 世纪90 年代,国外研制直动型电液伺服阀获得了较大的成就.现形成系列产品的有Moog 公司的D633,D634 系列的直动阀,伊顿威格士(EatonVickers)公司的LFDC5V 型,德国Bosch 公司的NC10 型,日本三菱及KYB 株式会社合作开发的MK 型阀及Moog 公司与俄罗期沃斯霍得工厂合作研制的直动阀等.该类型的伺服阀去掉了一般伺服阀的前置级, 利用一个较大功率的力矩马达直接拖动阀芯, 并由一个高精度的阀芯位移传感器作为反馈.该阀的最大特点是无前置级,提高了伺服阀的抗污染能力.同时由于去掉了许多难加工零件,降低了加工成本,可广泛使用于工业伺服控制的场合.国内有些单位如中国运载火箭技术研究院第十八研究所, 北京机床研究所, 浙江工业大学等单位也研制出了相关产品的样机. 特别是北京航空航天大学研制出转阀式直动型电液伺服阀. 该伺服阀通过将普通伺服阀的滑阀滑动结构转变为滑阀的转动, 并在阀芯与阀套上相应开了几个与轴向有一定倾角的斜槽.阀芯阀套相互转动时,斜槽相互开通或相互封闭,从而控制输出压力或流量.由于在工作时阀芯阀套是相互转动的,降低了阀工作时的摩擦阻力,同时污染物不容易在转动的滑阀内堆积,提高了抗污染性能.此外,Park 公司开发了"音圈驱动(Voice Coil Drive)"技术(VCD),以及以此技术为基础开发的DFplus 控制阀.所谓音圈驱动技术, 顾名思义, 即是类似于扬声器的一种驱动装置, 其基本结构就是套在固定的圆柱形永久磁铁上的移动线圈,当信号电流输入线圈时,在电磁效应的作用下,线圈中产生与信号电流相对应的轴向作用力,并驱动与线圈直接相连的阀芯运动,驱动力很大.线圈上内置了位移反馈传感器,因此,采用VCD 驱动的DFplus 阀本质上是以闭环方式进行控制的,线性度相当好.此外,由于VCD 驱动器的运动零件只是移动线圈,惯量极小,相对运动的零件之间也没有任何支承,DFplus 阀的全部支承就是阀芯和阀体间的配合面,大大减小了摩擦这一非线性因素对控制品质的影响.综合上述的技术特点,配合内置的数字控制模块,使DFplus 阀的控制性能佳,尤其在频率响应方面更是优越,可达400Hz.从发展趋势来看,新型直动型电液伺服阀在某些行业有替代传统伺服阀特别是喷嘴挡板式伺服阀的趋向, 但它的最大问题在于体积大, 重量重, 只适用于对场地要求较低的工业伺服控制场合. 如能减轻其重量, 减小其体积,在航空,航天等军工行业亦具有极大的发展潜力.另外,近年来伺服阀新型的驱动方式除了力矩马达直接驱动外,还出现了采用步进电机,伺服电机,新型电磁铁等驱动结构以及光-液直接转换结构的伺服阀.这些新技术的应用不仅提高了伺服阀的性能, 而且为伺服阀发展开拓了思路, 为电液伺服阀技术注入了新的活力.2/新型材料的采用当前在电液伺服阀研制领域的新型材料运用,主要是以压电元件,超磁致伸缩材料及形状记忆合金等为基础的转换器研制开发.它们各具有其自己的优良特性.2.1 压电元件压电元件的特点是"压电效应":在一定的电场作用下会产生外形尺寸的变化,在一定范围内,形变与电场强度成正比.压电元件的主要材料为压电陶瓷(PZT),电致伸缩材料(PMN)等.比较典型的压电陶瓷材料有日本TOKIN 公司的叠堆型压电伸缩陶瓷等.PZT 直动式伺服阀的原理是: 在阀芯两端通过钢球分别与两块多层压电元件相连. 通过压电效应, 使压电材料产生伸缩驱动阀芯移动.实现电-机械转换.PMN 喷嘴挡板式伺服阀则在喷嘴处设置一与压电叠堆固定连接的挡板,由压电叠堆的伸,缩实现挡板与喷嘴间的间隙增减,使阀芯两端产生压差推动阀芯移动.目前压电式电-机械转换器的研制比较成熟并已得到较广泛的应用.它具有频率响应快的特点,伺服阀频宽甚至能达到上千赫兹,但亦有滞环大,易漂移等缺点,制约了压电元件在电液伺服阀上的进一步应用.2.2 超磁致伸缩材料液压与电气论坛超磁致伸缩材料(GMM)与传统的磁致伸缩材料相比,在磁场的作用下能产生大得多的长度或体积变化. 利用GMM 转换器研制的直动型伺服阀是把GMM 转换器与阀芯相连,通过控制驱动线圈的电流,驱动GMM 的伸缩,带动阀芯产生位移从而控制伺服阀输出流量.该阀与传统伺服阀相比不仅有频率响应高的特点,而且具有精度高,结构紧凑的优点.目前,在GMM 的研制及应用方面,美国,瑞典和日本等国处于领先水平.国内浙江大学利用GMM 技术对气动喷嘴挡板阀和内燃机燃料喷射系统的高速强力电磁阀, 进行了结构设计和特性研究.从目前情况来看GMM 材料与压电材料和传统磁致伸缩材料相比,具有应变大,能量密度高,响应速度快,输出力大等特点.世界各国对GMM 电-机械转换器及相关的技术研究相当重视,GMM 技术水平快速发展,已由实验室研制阶段逐步进入市场开发阶段.今后还需解决GMM 的热变形,磁晶各向异性,材料腐蚀性及制造工艺, 参数匹配等方面的问题,以利于在高科技领域得到广泛运用.2.3 形状记忆合金形状记忆合金(SMA)的特点是具有形状记忆效应.将其在高温下定型后,冷却到低温状态,对其施加外力.一般金属在超过其弹性变形后会发生永久变形,而SMA 却在将其加热到某一温度之上后, 会恢复其原来高温下的形状. 利用其特性研制的伺服阀是在阀芯两端加一组由形状记忆合金绕制的SMA 执行器, 通过加热和冷却的方法来驱动SMA 执行器, 使阀芯两端的形状记忆合金伸长或收缩, 驱动阀芯作用移动, 同时加入位置反馈来提高伺服阀的控制性能.从该阀的情况来看,SMA 虽变形量大,但其响应速度较慢,且变形不连续, 也限制了其应用范围.与传统伺服阀相比,采用新型材料的电-机械转换器研制的伺服阀,普遍具有高频响, 高精度,结构紧凑的优点.虽然目前还各自呈在某些关键技术需要解决,但新型功能材料的应用和发展,给电液伺服阀的技术发展发展提供了新的途径.3/电子化,数字化技术的运用液压与电气论坛目前电子化, 数字化技术在电液伺服阀技术上的运用主要有两种方式: 其一,在电液伺服阀模拟控制元器件上加入D/A 转换装置来实现其数字控制.随着微电子技术的发展,可把控制元器件安装在阀体内部,通过计算机程序来控制阀的性能,实现数字化补偿等功能.但存在模拟电路容易产生零漂,温漂,需加D/A 转换接口等问题.其二, 为直动式数字控制阀. 通过用步进电机驱动阀芯, 将输入信号转化成电机的步进信号来控制伺服阀的流量输出.该阀具有结构紧凑,速度及位置开环可控及可直接数字控制等优点,被广泛使用.但在实时性控制要求较高的场合,如按常规的步进方法,无法兼顾量化精度及响应速度的要求.浙江工业大学采用了连续跟踪控制的办法,消除了两者之间的矛盾,获得了良好的动态特性. 此外还有通过直流力矩电机直接驱动阀芯来实现数字控制等多种控制方式或伺服阀结构改变等方法来形成众多的数字化伺服阀产品.随着各项技术水平的发展,通过采用新型的传感器和计算机技术研制出机械,电子, 传感器及计算机自我管理(故障诊断,故障排除)为一体的智能化新型伺服阀.该类伺服阀可按照系统的需要来确定控制目标:速度,位置,加速度,力或压力.同一台伺服阀可以根据控制要求设置成流量控制伺服阀, 压力控制伺服阀或流量/ 压力复合控制伺服阀. 并且伺服阀的控制参数,如流量增益,流量增益特性,零点等都可以根据控制性能最优化原则进行设置.伺服阀自身的诊断信息,关键控制参数(包括工作环境参数和伺服阀内部参数)可以及时反馈给主控制器;可以远距离对伺服阀进行监控,诊断和遥控.在主机调试期间,可以通过总线端口下载或直接由上位机设置伺服阀的控制参数, 使伺服阀与控制系统达到最佳匹配,优化控制性能.而伺服阀控制参数的下载和更新,甚至在主机运转时也能进行.而在伺服阀与控制系统相匹配的技术应用发展中, 嵌入式技术对于伺服阀已经成为现实. 按照嵌入式系统应定义为:"嵌入到对像体系中的专用计算机系统"."嵌入性","专用性"与"计算机系统"是嵌入式系统的三个基本要素.它是在传统的伺服阀中嵌入专用的微处理芯片和相应的控制系统, 针对客户的具体应用要求而构建成具有最优控制参数的伺服阀并由阀自身的控制系统完成相应的控制任务(如各控制轴同步控制),再嵌入到整个的大控制系统中去.从目前的技术发展和控制系统对伺服阀的要求看, 伺服阀的自诊断和自检测功能应该有更大的发展. 结束语当前的液压伺服控制技术已经能将自动控制技术, 液压技术与微电子有机的结合起来, 形成新一代的伺服阀产品.而随着电子设备,控制策略,软件及材料等方面的发展与进步, 电液控制技术及伺服阀产品将在机,电,液一体化获得长足的进步.四 .电液伺服阀的发展历程液压控制技术的历史最早可追溯到公元前240 年,当时一位古埃及人发明了人类历史上第一个液压伺服系统――水钟. 然而在随后漫长的历史阶段, 液压控制技术一直裹足不前, 直到18 世纪末19 世纪初,才有一些重大进展.在二战前夕,随着工业发展的需要,液压控制技术出现了突飞猛进地发展,许多早期的控制阀原理及专利均是这一时代的产物.如: Askania 调节器公司及Askania-Werke 发明及申请了射流管阀原理的专利.同样, Foxboro 发明了喷嘴挡板阀原理的专利.而德国Siemens 公司发明了一种具有永磁马达及接收机械及电信号两种输入的双输入阀,并开创性地使用在航空领域.在二战末期,伺服阀是用螺线管直接驱动阀芯运动的单级开环控制阀.然随着控制理论的成熟及军事应用的需要, 伺服阀的研制和发展取得了巨大成就. 1946 年, 英国Tinsiey 获得了两级阀的专利;Raytheon 和Bell 航空发明了带反馈的两级阀;MIT 用力矩马达替代了螺线管使马达消耗的功率更小而线性度更好.1950 年,W.C.Moog 第一个发明了单喷嘴两级伺服阀.1953 年至1955 年间,T.H.Carson发明了机械反馈式两级伺服阀; W.C.Moog 发明了双喷嘴两级伺服阀; Wolpin 发明了干式力矩马达, 消除了原来浸在油液内的力矩马达由油液污染带来的可靠性问题.1957 年R.Atchley 利用Askania 射流管原理研制了两级射流管伺服阀.并于1959 年研制了三级电反馈伺服阀.1959 年 2 月国外某液压与气动杂志对当时的伺服阀情况作了12 页的报道, 显示了当时伺服阀蓬勃发展的状况.那时生产各种类型的伺服阀的制造商有20 多家.各生产厂家为了争夺伺服阀生产的霸权地位展开了激烈地竞争. 回顾历史, 可以看到最终取胜的几个厂家, 大多数生产具有反馈及力矩马达的两级伺服阀.我们可以看到, 1960 年的伺服阀已具有现代伺服阀的许多特点.如:第二级对第一级反馈形成闭环控制;采用干式力矩马达;前置级对功率级的压力恢复通常可达到50%;第一级的机械对称结构减小了温度,压力变化对零位的影响. 同时, 由早期的直动型开环控制阀发展变化而来的直动型两级闭环控制伺服阀也已出现.当时的伺服阀主要用于军事领域,随着太空时代的到来,伺服阀又被广泛用于航天领域,并研制出高可靠性的多余度伺服阀等尖端产品.与此同时,随着伺服阀工业运用场合的不断扩大,某些生产厂家研制出了专门使用于工业场合的工业伺服阀. Moog 公司就在1963 年推出了第一款专为工业场合使用的73 如系列伺服阀产品.随后,越来越多的专为工业用途研制的伺服阀出现了.它们具有如下的特征:较大的体积以方便制造;阀体采用铝材(需要时亦可采用钢材);独立的第一级以方便调整及维修;主要使用在14MPa 以下的低压场合;尽量形成系列化,标准化产品.然而Moog 公司在德国的分公司却将其伺服阀的应用场合主要集中在高压场合, 一般工作压力在21MPa,有的甚至到35MPa,这就使阀的设计专重于高压下的使用可靠性.而随着伺服阀在工业场合的广泛运用, 各公司均推出了各自的适合工业场合用的比例阀. 其特点为低成本, 控制精度虽比不上伺服阀, 但通过先进的控制技术和先进的电子装置以弥补其不足, 使其性能和功效逼近伺服阀.1973 年,Moog 公司按工业使用的需要,把某些伺服阀转换成工业场合的比例阀标准接口.Bosch 研制出了其标志性的射流管先导级及电反馈的平板型伺服阀.1974 年,Moog 公司推出了低成本,大流量的三级电反馈伺服阀.Vickers 公司研制了压力补偿的KG 型比例阀.Rexroth,Bosch 及其他公司研制了用两个线圈分别控制阀芯两方向运动的比例阀等等五. 电液伺服阀运转不良引起的故障1 油动机拒动在机组启动前做阀门传动试验时，有时出现个别油动机不动的现象，在排除控制信号故障的前提下，造成上述现象的主要原因是电液伺服阀卡涩。

电液伺服系统的设计与实现随着科技的不断发展，机械设备的功能和性能要求也越来越高。

而在众多机械设备中，电液伺服系统以其优良的性能和高效的工作模式，已经成为了广泛应用的设备之一。

本文将就电液伺服系统的设计和实现进行讨论，以期提高其性能和工作效率。

一、电液伺服系统的组成电液伺服系统是由3个部分组成的：电子控制单元、电液传动系统和执行机构。

1. 电子控制单元电子控制单元包括控制器和信号处理器，控制器是整个系统的核心。

它可以接收来自传感器的反馈信息，根据内部程序计算出控制信号，并输出到执行机构，实现对执行机构的精确控制。

2. 电液传动系统电液传动系统是整个电液伺服系统的动力源，它包括电液转换器、电动机、泵、油箱、阀门等组成。

电动机通过传动装置，驱动泵产生压力液体，液体经过阀门进入执行机构，实现机械臂等动作。

3. 执行机构执行机构是电液伺服系统的输出节点，它通过接收液压驱动，转换为机械运动。

在典型的电液伺服系统中，执行机构通常包括液压缸、液压马达、液压单元等。

二、电液伺服系统的优点1. 精度高因为电液伺服系统可以接收来自传感器的反馈信息，根据内部程序计算出控制信号，并输出到执行机构，实现对执行机构的精确控制，所以其控制精度很高，可以满足高精密度机械设备的要求。

2. 动态性能好电液伺服系统的调节速度快，反应灵敏。

它不仅可以适应于各种工况的需要，而且可以根据需要进行控制和调节。

相比之下，其他传动系统难以满足这些要求。

3. 可扩展性强电液伺服系统的结构比较清晰，它根据要求可以进行功能扩展。

同时，它也可以与其他的控制系统进行集成，如PLC、CAN总线等。

三、电液伺服系统的设计电液伺服系统的设计必须根据所需的实际应用来进行，下面简单介绍了一些设计方法。

1. 系统参数计算电液伺服系统的设计一定要进行系统参数计算，以确保正确的系统工作。

主要包括负载惯性、运动速度、加速度、油液流量、泵、马达的型号、离合器等参数的计算。

2. 控制系统设计控制系统设计是电液伺服系统设计的核心问题。

电液伺服系统的优化设计与控制研究概述电液伺服系统是一种将电力与液压技术相结合的控制系统，能够实现高精度、快速响应的运动控制。

在工业自动化、航空航天等领域有广泛的应用。

本文将围绕电液伺服系统的优化设计与控制展开研究，深入探讨相关技术和方法。

一、电液伺服系统的组成与工作原理电液伺服系统由电气控制部分和液压执行部分组成。

电气控制部分包括传感器、控制器、电动机等，液压执行部分包括液压阀、液压缸等。

电液伺服系统的工作原理是通过电气信号控制液压系统的动作，实现位置、速度、力矩等的精确控制。

二、电液伺服系统的优化设计电液伺服系统的优化设计是提高系统性能、减少能耗和延长使用寿命的重要环节。

主要包括以下几个方面的工作：1. 参数优化：通过对系统参数的合理设计和选择，提高系统的控制性能。

包括选取合适的电动机、液压阀、液压缸等，并确定其参数值，以满足系统的需求。

2. 结构优化：通过对系统结构的调整和优化，减少系统的复杂性和能耗。

可以采用流量分配器、减压阀等组件来改善系统的性能。

同时，还需要考虑系统的可维护性和可靠性。

3. 控制算法优化：选用合适的控制算法，优化系统的响应速度、稳定性和精度。

常用的控制算法包括比例控制、积分控制、PID控制等。

还可以采用模型预测控制、自适应控制等高级控制方法，提高系统的性能。

三、电液伺服系统的控制研究电液伺服系统的控制是其研究的核心内容。

在实际应用中，为了满足不同的控制需求，需要研究和开发相应的控制方法和技术。

以下是几个常见的控制研究方向：1. 位置控制：电液伺服系统可以实现高精度的位置控制。

可以通过采用编码器等传感器，将位置信号反馈给控制器进行闭环控制。

同时，还可以采用滤波器、补偿器等技术，减少位置误差和振荡现象。

2. 力矩控制：对于需要精确控制力矩的应用场景，如机械臂、液压切割等，通过采用力传感器等设备，可以实现对力矩的精确控制。

需要研究合适的力矩控制算法和技术，提高系统的控制精度。

第2章电液伺服控制技术及应用电液伺服系统是一种采用电液伺服机构，根据液压传动原理建立起来的自动控制系统。

在这种系统中，执行元件的运动随着控制信号的改变而改变。

2.1 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。

电液伺服阀是现代电液控制系统中的关键部件，它能用于诸如位置控制、速度控制、加速度控制、力控制等各方面。

因此，伺服阀在各种工业自动控制系统中得到了越来越多的应用。

2.1.1 工作原理及组成1 基本组成与控制机理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。

电液伺服阀通常是由电气一机械转换器、液压放大器(先导级阀和功率级主阀)和检测反馈机构组成的(见图2-1)。

图2-1 电液伺服阀的组成2 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。

力马达是一种直线运动电气一机械转换器，而力矩马达则是旋转运动的电气—机械转换器。

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输出力或力矩，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。

伺服阀中所用的电气一机械转换器有动圈式和动铁式两种结构。

电液伺服系统动态特性的分析与控制随着现代工业的发展，越来越多的机械设备采用电液伺服系统进行控制，这是因为电液伺服系统具有响应快、精度高、可靠性好等优点。

但是，电液伺服系统也存在着一些缺陷，如稳定性差、跟随误差大等问题。

因此，对于电液伺服系统的动态特性分析和控制显得尤为重要。

一、电液伺服系统动态特性分析电液伺服系统动态特性的分析可以从以下几个方面入手。

1、电动机的动态特性分析电动机作为电液伺服系统的动力源，其动态特性直接影响到整个系统的性能。

一般来说，电动机的动态特性可以通过分析其电机模型和转子惯量等参数来确定。

2、液压系统的动态特性分析液压系统的动态特性主要由液体动态响应、油压脉动、液压缸的弹性变形等因素所决定。

液体动态响应可通过液体的压力传递特性来分析，油压脉动可通过优化液压系统结构来降低。

3、伺服阀的动态特性分析伺服阀作为电液伺服系统的关键元件之一，其动态特性直接影响到系统的动态性能。

伺服阀的动态特性主要包括阀芯位移-流量特性和阀座调节特性等。

二、电液伺服系统的控制策略了解电液伺服系统的动态特性之后，就需要采用适当的控制策略来改善其性能。

1、PID控制策略PID控制策略是目前最常用的控制策略之一，其具有简单易懂、适用范围广等优点。

在电液伺服系统中，PID控制策略可以根据系统响应速度和跟随误差等参数进行调节。

2、自适应控制策略自适应控制策略可根据系统的动态响应特性进行调节，具有较好的适应性和鲁棒性。

在电液伺服系统中，自适应控制策略可在不同工况下对系统进行自适应调节和优化。

3、模型预测控制策略模型预测控制策略可根据系统动态模型进行控制，具有良好的追踪性能和鲁棒性。

在电液伺服系统中，模型预测控制策略可根据系统的数学模型进行控制。

三、结论电液伺服系统是现代工业中广泛采用的一种控制系统。

要想提高电液伺服系统的性能，就必须对其动态特性进行深入分析，并采取适当的控制策略来改善其性能。

在实际应用中，应根据具体工况选择适合的控制策略，并通过参数调整和优化设计等方式来提高控制效果。

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）。

机械工程中的电液伺服系统控制与优化研究引言机械工程领域中的电液伺服系统是一种关键技术，在工业生产中起着至关重要的作用。

它将电气控制和液压传动相结合，能够实现高精度、高速度和高稳定性的运动控制。

本文将探讨电液伺服系统的控制方式及其在机械工程中的优化研究。

电液伺服系统的基本原理电液伺服系统由电动机、泵、液压阀、测量传感器和控制器等组成。

在该系统中，电动机提供驱动力，泵通过输送流体提供工作压力，液压阀调节流体的流量和压力，测量传感器用于检测系统的动态性能，控制器根据检测到的信号控制液压阀的开启和关闭，从而实现对系统的位置、速度和力的控制。

基于位置控制的优化研究通过对电液伺服系统进行位置控制的优化研究，可以提高系统的定位精度和稳定性。

一种常见的优化方法是采用PID控制器。

PID控制器通过调节比例、积分和微分参数来实现对系统的控制。

在实际应用中，可以通过实验和模型计算来确定合适的PID参数。

除了PID控制器，还有一些其他的优化方法被应用在电液伺服系统的位置控制中，例如模糊控制、神经网络控制、自适应控制等。

这些方法通过对系统的建模和训练，能够在不同工况下自动调整控制参数，适应系统的动态变化。

基于速度控制的优化研究在某些应用中，对电液伺服系统的速度进行控制同样具有重要意义。

速度控制优化的目标是提高系统的动态响应和稳定性，以及减小速度误差。

在速度控制中，通常使用了类似于位置控制的控制方法，如PID控制器。

不同之处在于，速度控制中需要考虑加速度和惯性等因素的影响。

此外，对于一些特殊的应用，如大功率、高速度和高精度的控制，还可以采用场向控制、模型预测控制等先进的控制方法。

这些方法通过对系统的建模和预测，能够实现更高级别的控制和优化。

基于力控制的优化研究基于力控制的电液伺服系统在工业领域中有广泛应用，如机械加工、材料测试等。

力控制的目标是控制系统施加在被控对象上的力，以达到一定的力反馈效果。

力控制可以实现对工件的紧固、压合等操作，提高加工工艺的可控性和一致性。