电液系统
摘要：电液系统具有相应快速、控制灵活等优点而广泛应用于现代工业中，对促进工业发展具有重要的作用。本文从电液控制系统的建模以及电液元件（伺服阀、比例阀）研究状况、电液系统的未来发展趋势三方面进行了阐述。
关键词：电液系统；建模；比例阀；伺服阀；发展趋势
1前言
18世纪欧洲工业革命时期，多种液压机械装置特别是液压阀得
到开发和利用，19世纪液压技术取得进展，包括采用油作为工作流
体和采用电来驱动方向控制阀，20世纪50-60年代是电液元件和技术发展的高峰期，在军事应用中得到广泛应用[1]。液压技术是以液体为工作介质，实现能量传递、转换、分配及控制的一门技术。液压系统因其响应快、功率体积比较大、抗负载刚度大以及传递运动平稳等优点而广泛应用于冶金、化工、机械制造、航空航天、武器装备等领域[2]。随着液压技术与微电子技术、传感器技术、计算机控制等技术的结合，电液技术成为现代工程控制中不可或缺的重要技术手段和环节。电液技术既有电气系统快速响应和控制灵活的优点，又有液压系统输出功率大和抗冲击性好等优点[3]。
韩俊伟对电液伺服系统的发展历史、研究现状和系统集成技术的应用进行了全面阐述，通过介绍电液伺服系统在力学环境模拟实验系统中的应用，分析了电液伺服系统的集成设计，比较了我国在电液伺服系统技术研究中的优劣势，指出电液伺服系统的未来发展趋势与挑
战[4]。许梁等从电液元件、电液控制系统、现代电液控制策略三方面对电液系统进行了阐述，指出了电液发展趋势[5]。陈刚等从电液元件、电液控制系统、计算机在电液系统中应用、现代控制理论的电液技术方面对电液系统进行了阐述，对于现代控制理论的电液技术，从PID 调节、状态反馈控制、自适应控制、变结构控制、模糊逻辑控制、神经网络控制进行了探究[6]。本文从电液系统的建模、电液元件（比例阀、伺服阀）、发展趋势研究进行综述。
2系统的建模
伺服系统是一个由多个环节构成的复杂的动力学系统，而且是一种典型的非线性时变系统。一方面由于阀口固有的流量一压力非线性、液体可压缩性、电液转换、摩擦特性、阔的工作死区等非线性，以
及阻尼系数、流量系数、油液温度等的时变性[7]；另一方面由于系
统的负载及所处的现场环境的变化，导致电液伺服系统参数变化大、非线性程度高、易受外界干扰。在工作过程中容易出现非线性振动、噪声、冲击和爬行等异常现象，而且其诱因不易确定，影响设备的
稳定运行[8]。对电液系统进行准确建立模型是分析电液系统的基础。电液伺服系统本身是非线性系统 ,传统上对电液伺服系统非线性问
题的处理方式是在稳态工作点处进行泰勒级数展开。如果把工作范围限制在工作点附近,高阶无穷小就可以忽略 ,并可以把控制滑阀的
流量方程局部线性化,变量的变化范围小 ,线性化的精确性就高 ,阀
特性的线性度高,所允许的变量变化范围就大[9]。当电液伺服系统工作在远离系统的工作点时,使增量线性化模型难于奏效 ,可能得到错
误的结果或不确定的结果，因此电液系统建模从线性与非线性两方面进行研究。
2.1 线性建模研究
电液系统建模可以分为机理建模和图形建模[10]。机理建模是根据人们在生产实践中总结出来的科学原理，如质量守恒、能量守恒、运动学定理、热力学定理、化学反应方程式等基本规律，通过严格的数学推导得出的模型，这需要对系统有一个充分的认识。图形建模即系统辨识，是通过观测系统输入、输出以及过程状态，运用某种数学归纳或统计方法，抽象出系统的模型，这些模型又包括参数化模型和非参数化模型。通过机理建模得到含未知参数的系统模型，再通过辨识实验估计模型参数是前两种方法的有机结合。
DASGUPTAK等以伺服阀控液压马达系统为研究对象，运用功率键合图法建立了系统的状态方程，并对参数变化下系统的动态特性进行了仿真分析[11]。石红雁等利用 Simulink 软件包对阀控对称液压缸线性传递函数模型进行了动态仿真[12]。卢贵主等利用功率键合图建立了液压系统模型,并通过Simulink 软件进行动态仿真[13]。吕云嵩在频率域将阀控非对称缸的分段传递函数进行参数整合，获得了系统的等效传递函数建模方法[14]。AYALEWB,SEOJ等在文献中以电液伺服系统为研究对象，运用线性动力学理论通过简化建立了系统的线性化模型，并对不同控制参数下系统的动态特性、抗干扰能力进行了仿真分析[15]。李玲珑等结合水下液压机械于线性关节的位置伺服系统，建立了阀控缸流量连续性方程和液压缸的力平衡方程，并结合具
体的简化物理模型和液压缸内部特性推导了阀控缸位置控制系统动
态特性的传递函数型,采用MATLAB/Simulink对系统动态特性进行
了仿真分析[16]。MILICV 等运用状态空间法对电液位置伺服系统进
行理论建模和仿真研究，建立了系统的线性化模型，并对采用H∞控制方法下系统的动态特性进行了仿真研究[17]。傅晓云等以某水下航行器舵机液压伺服系统为研究对象，通过简化建立了舵机液压系统
的线性化模型，基于AMESim仿真软件对系统的动态响应特性、抗干
扰能力进行了仿真分析。仿真结果表明该系统具有良好的动态响应特性和较好的抗干扰能力，对实际工程应用具有一定的指导意义[18]。王栋梁等给非对称阀控非对称缸重新定义了负载流量和负载压力，推导出一个通用的阀控缸系统数学模型[19]。张远深等通过线性化处理，建立了变柔性负载实验台变频式电液力控制系统的线性化数学模型，联合AMESim 和Simulink 建立了系统的仿真模型,并进行了控制算
法的仿真。仿真结果表明基于模糊自适应 PID 算法改善了系统的动
态特性[20]。熊新等人运用功率键合图法建立了单轨车辆换轮库回转机构液压系统的状态方程，并结合MATLAB对系统进行了仿真。分析
了流量系数及油液体积弹性模量对系统动态特性的影响。研究结果
表明,键合图法与MATLAB软件相结合能直观地分析系统参数改变对
系统动态性能的影响[21]。王艾伦等综合应用功率键合图理论、大统分析法和耦合理论对复杂非线性液压系统进行了建模与分析[22]。
从上述可知目前电液伺服系统的建模方法主要有两种:(1)通过
机理建模获得系统传递函数或状态空间方程，利用 Matlab /
Simulink等软件进行仿真分析;(2)通过图形建模形式(键合图等) 建立系统模型，利用 AMESim、20-Sim 等专业软件进行系统仿真。2.2非线性建模研究
不管是图形建模还是机理建模，在建模过程中多数仅考虑了系统的主要非线性因素，忽略了次要因素或进行了某种近似处理。在实践过程中，即使忽略微小的非线性因素，往往也会引起较大误差，导致理论分析与实际情况不符，所以要充分考虑电液伺服的非线性因素。
杨军宏等分别推导了阀控非对称缸正反两个方向运动时的状态
空间方程，再将其统一表示成一个完整的非线性模型，并进行了反馈线性化推导[23]。CHENChunta以一六自由度的电液伺服并联平台为
研究对象，建立了考虑摩擦非线性因素的综合数学模型，通过实测动态数据对系统的模型进行了辨识，并与未考虑非线性摩擦力的数学模型进行了比较分析。研究结果表明，非线性摩擦力对系统的动态性能具有很大的影响，不容忽视[24]。高翔等运用非线性分析方法对一试验用电液伺服系统进行理论建模和仿真研究，引入了一个非线性状态方程模型来描述系统的动态特性，并在 MATLAB/Simulink 环境下实
现了系统的模拟与仿真，验证了所建立的非线性状态方程模型能够
较为准确地描述系统的动态特性[25]。刘丽兰等针对闭环控制的机
床进给伺服系统，建立了考虑摩擦和间隙非线性因素的综合数学模型，仿真研究了摩擦和间隙非线性在低速进给条件下对工作台输出
的影响规律[26]。
综上所述，非线性因素对电液伺服系统动态特性的影响不容忽视，
考虑非线性因素的研究结论与实际情况重合度更高，更能解释实际动态测试中出现的时域波形复杂、频域尖峰繁多等异常现象，使综合分析系统的动态特性变得更接近实际。
3电液比例阀研究
电液比例阀是电液比例控制技术的核心和主要功率放大元件 , 代表了流体控制技术的发展方向。它以传统的工业用液压控制阀为基础,采用电-机械转换装置 ,将电信号转换为位移信号 ,按输入电信号指令连续、成比例地控制液压系统的压力、流量或方向等参数。根据用途和工作特点的不同,电液比例阀可以分为比例压力阀、比例流量阀和比例方向阀三类。
对于比例压力阀，从不同的角度不同学者进行了不同的探索。从数字式的比例阀角度，由步进电机驱动的增量式数字压力阀和用开关电磁铁操纵的高速开关型数字压力阀都已达到了使用阶段[27]。环控制精度高 ,无需 A/D和 D/A转换器就能直接与计算机接口。从改善比例压力阀的性能角度, 德国亚琛工业大学的泽纳重点研究了直接检测的比例压力阀 ,并特别介绍了采用直接压力电检测的比例溢流阀[28]。我国浙江大学的郁凯元在文献分别研究了采用系统压力直接检测和主阀芯速度反馈的比例溢流阀和比例减压阀 ,并提出采用主阀的三通结构来改善比例减压阀在无负载时的控制性能[29]。从结构原理上对比例阀进行改进的角度，德国亚琛工业大学的文加登应用线性液阻代替圆孔阻尼器 ,使溢流阀的动态超调量及快速性略有改善[30]。
对于比例流量阀，与压力阀不同, 因流量控制阀本身由两个相互独立工作的压差补偿阀和一个节流阀组成,几乎不存在不稳定因素、噪声和啸叫等缺陷,所以研究工作的重点也是放在如何减少动态过程中的流量超调和稳态流量偏差以及结构参数的优化上。浙江大学的路甬祥于20世纪80年代中期提出了“流量-位移-力反馈”等新原理，极大地改善了比例流量阀的性能。吴平东在在节流阀的基础上提出面积补偿方法来消除因负载压力变化造成的流量改变，使阀的输出流量在一定范围内不收负载压力的影响[31]。王庆丰对比例流量阀的压力补偿器进行了研究，通过采用流场变化补偿方法提高了比例流量阀的控制精度[32]。
4电液伺服阀研究
电液伺服阀是闭环控制系统中最重要的一种伺服控制元件, 它能将微弱的电信号转换成大功率的液压信号(流量和压力)。用它作转换元件组成的闭环系统称为电液伺服系统。电液伺服系统用电信号作为控制信号和反馈信号,用液压元件作执行机构, 重量轻、惯量小、响应快、精度高。对整个系统来说, 电液伺服阀是信号转换和功率放大元件；对系统中的液压执行机构来说,电液伺服阀是控制元件。
对于伺服阀结构改进，不同学者进行了不同探索。
在电液伺服阀的部分结构上, 主要从余度技术、结构优化和材料的更替等方面进行改造, 以提高相关性能。采用三余度技术的电液伺服作动系统将伺服阀的力矩马达、喷嘴挡板阀、系统的反馈元件等做成一式三份, 若伺服阀线圈有一路断开, 而系统仍能够正常工作,
且有系统动态品质性能基本不变,从而提高了伺服作动系统的可靠性和容错能力[33]。从阀芯和阀套磨配加工工艺的改进上, 采用不同的磨配原理, 如磁力研磨法等原理来提高阀的工作性能.阀芯和阀套组成的滑阀副是伺服阀的核心, 阀套窗口棱边的几何精度决定了阀的工作性能.在阀芯加工最后磨配端面时, 不能直接获得尖锐的棱边, 而是在棱边处产生“ 毛刺” , 然后采取措施加以去除。从利用优质材料进行伺服阀装配角度，由于伺服阀的衔铁组件装配是属薄壁件与细长杆装配, 压装力稍大时, 易产生使工件变形或装配尺寸压不到位的抱死现象。喷嘴体与对应孔压装轴向压装力大, 喷嘴体常出现打压渗漏油、压力窜动、跳跃现象。FA 表面改质剂不含金属成分及固体润滑剂、树酯等,使用后没有凝固物及杂质产生, 与矿物油、液压油等是相溶的。还有金属清洁与去污特性,所以可以改善润滑条件, 解决压装中的难点[34]。
5 发展趋势
5.1 电液系统建模
现行广泛采用的依据线性动力学理论、用确定性的动力学方程对其动态性能进行仿真的研究方法，不能准确反映执行机构的动态特征。因此，应引入非线性动力学理论和方法进行分析研究。
可从以下几个方面进行深入探索和研究: (1)非线性动力学建模及解析解，从非线性动力学的观点出发，综合考虑油源压力脉动、阅口流量-压力非线性、液压弹簧力、摩擦力等非线性因素，从而建立更加精确的非线性模型。(2) 非线性动力学行为研究根据非线性动力学
原理，对液压弹簧力、摩擦力等非线性因素对系统运动特征的影响规律进行更加深入地研究。(3) 非线性振动机制研究非线性因素的搞合作用，造成了电液伺服系统的执行机构在工作过程中发生非线性振动及动态特性变得复杂和多变。弹簧刚度的非线性因素会使运动过程中系统固有频率不恒定，液压弹簧软、硬特性的"跳跃现象"又会使系统响应稳定区域变的复杂。非线性摩擦力引起的负阻尼有可能导致系统失稳而产生极限环型振荡。同时由于油掠压力脉动、阀口流量-压力非线性等因素的影响，进入液压缸的液压油的压力有微观波动，基本服从简谐振动规律，会成为系统的激振源。将现代非线性振动理论引人电液伺服系统，深刻揭示伺服系统非线性振动的机制及诱因，亦是一个值得深入研究的方向。这对提高伺服系统运行的稳定性，防止系统产生非线性振动有重要的理论指导意义和工程实际意义。
5.2电液元件
电液元件比例阀和伺服阀的发展方向：
(1)虚拟化利用CAD技术全面支持伺服阀从概念设计、外观设计、性能设计、可靠性设计到零部件详细设计的全过程, 并把计算
机辅助设计(CAD)、计算机辅助分析(CAE)、计算机辅助工艺规划(CAPP)、计算机辅助检验(CAI)、计算机辅助测试(CAT)和现代管理系统集成在一起, 建立计算机制造系统(CIMS)使设计与制造技术有一个突破性的
发展。
(2)智能化发展内藏式传感器和带有计算机、自我管理机能(故障诊断、故障排除)的智能化伺服阀, 进一步开发故障诊断专家系统通
用工具软件, 实现自动测量和诊断。
(3)数字化电子技术与液压技术的结合的一个方向。通过把电子控制装置安装于伺服阀内或改变阀的结构等方法, 形成了种类众多的数字产品。阀的性能由软件控制, 可通过改变程序, 方便地改变设计方案、实现数字化补偿等多种功能。
(4)微型化随着液压技术的进步及竞争的加剧, 微型伺服阀的技术以体积小、重量轻、单位功率大等优点而越来越受到重视。研究重点增大压力的优势, 应用先进材料和复合材料降低重量和铸造工艺的发展, 如铸造流道在阀体和集成块中的广泛使用, 可优化元件内部流动, 实现元件小型化。
(5)绿色化减少能耗、泄漏控制、污染控制。将发展降低内耗和节流损失技术以及无泄漏元件, 如实现无管连接, 研制新型密封等;发展耐污染技术和新的污染检测方法, 对污染进行在线测量。
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汽轮机数字电液控制(DEH)技术探讨 发表时间：2019-06-04T15:53:29.007Z 来源：《电力设备》2019年第2期作者：康晓华[导读] 摘要：汽轮机数字电液控制技术是电厂运行中必不可少的控制系统，可以实现对汽轮机精准控制、快速响应的特点。 (山西兴能发电有限责任公司山西省太原市古交市 030206) 摘要：汽轮机数字电液控制技术是电厂运行中必不可少的控制系统，可以实现对汽轮机精准控制、快速响应的特点。另外，随着汽轮机的运行功率越来越大，对参数的控制要求也不断提升，采用先进的热工自动化技术是提高机组安全、经济运行最有效的措施之一。本文对数字电液控制技术进行详细分类描述，便于更好的理解和应用此技术。 关键词：数字电液控制技术汽轮机电液伺服控制 1引言 随着电子技术和计算机技术的发展，电厂汽轮机的调节方式也发生了重大的变化，汽轮机最初的调节模式是机械液压调节，逐渐过渡到基于电子模拟技术的模拟电调模式，最后发展到如今的基于计算机技术的数字电液调节模式。数字电液调节模式以汽轮机为控制对象，运用计算机技术、自动控制技术、液压控制技术完成对汽轮机的控制过程。 2 DEH控制系统概述 数字式电液控制技术(DEH)是由两个部分组成，分别为计算机控制技术和EH电液控制技术。由于DEH基于上述两个组成部分，因此其控制技术也就依赖于计算机控制技术(数字控制技术、网络技术)和液压伺服控制技术。随着集成电路技术的快速发展，计算机及网络技术的发展，使得数字电子技术的安全性和可靠性有了较大的发展。另外，液压伺服控制技术也有了快速发展，其中包括电液比例阀、伺服阀等的广泛使用。综合计算机技术和液压伺服控制技术，形成了适合电厂汽轮机运行控制的技术-数字式电液控制技术。 2.1计算机控制系统 通过DEH技术，可以实现汽轮机高中压阀门的控制精度，能够实现机组的协调控制，并且提升整个机组的运行稳定性和安全性。 2.2EH液压系统 EH油系统包括供油系统、执行机构和危急遮断系统,供油系统的功能是提供高压抗燃油，并由它来驱动伺服执行机构，执行机构响应从DEH送来的电指令信号，以调节汽轮机各蒸汽阀开度。危急遮断系统由汽轮机的遮断参数控制，当这些参数超过其运行限制值时，该系统就关闭全部汽轮机进汽门或只关闭调速汽门。 DEH 是汽轮机的数字化电液调节系统是汽轮机组的心脏和大脑。DEH 汽轮机综合控制系统是结合先进的计算机软、硬件技术，吸取了国内外众多同类系统的优点, 系统结构充分考虑了系统的先进性、易用性、开放性、可靠性、可扩展性、兼容性和即插即用等特性，结构完整、功能完善。数字电液控制系统可以实现自动系统控制。随着大容量汽轮机的发展和电网峰谷差的不断增大，对机组的调峰和调频要求越来越高。因此，降低成本，改善机组运行的经济性、可靠性、可调性。数字电液控制系统可以部分完成各种控制回路、控制逻辑的运算。随着大型联合电网和现代大功率汽轮发电机组的发展，为了适应电站自动化的需要，要求装备比以往采用的液压机械式调节系统更为迅速，更加精确的控制系统。同时大容量汽轮机的发展，使老机组将面临调峰和调频，加上原来纯液压调节系统存在控制精度低、稳定性差等陷已不能满足电站自动化的需要。 3汽轮机电液伺服技术电液伺服技术可以分为高压抗燃油系统自容式系统，两种控制技术都有各自的适用性和特点。 3.1高压抗燃油系统 随着西屋汽轮机技术的引进，高压抗燃油系统逐渐被认知和使用。对于传统的液压调节控制技术的缺陷，高压抗燃油系统利用灵活的控制策略以应对多种不同工况自动化控制要求，从而实现汽轮机机炉协调控制。在300MW及以上的大型机组控制系统上，高压燃油控制系统主要有以下控制特点： (1)控制精度高，反映速度快。 (2)系统复杂，体积较大，制造和运行成本高。 (3)对于油质的清洁度要求高，油品需循环再生使用，运行成本高。 (4)能够实现对阀门的管理。 高压抗燃油系统主要包含供油系统、伺服执行机构、危急遮断保护系统组成，其中供油系统主要负责为控制系统提供高压抗燃油，其压力可达到14Mpa，高压抗燃油驱动伺服执行机构，执行机构响应从DEH送来的电控指令信传输到各个阀门，控制阀门的相应动作。危急遮断保护系统由汽轮机的遮断参数进行控制，如果运行参数超过上限值，该系统直接对阀门进行控制，以保证机组运行的安全性。 3.2自容式系统 通过将油源站和伺服系统集成在一起，形成了自容式液压伺服控制系统，通过优化技术，实现了油动机的动态性能与高压抗燃油系统相当，采用小流量容积泵和蓄能器满足了油动机稳态流量很小和动态流量大的特点。伺服系统主要由伺服器、液控单向阀、油缸和电磁阀等构成。 伺服机构主要由油缸、伺服阀、液控单向阀、电磁阀和插装阀等组成。油源站过来的压力油进入集成块直接作用在油动机的上腔，这形成一个固定的油压和一个作用面积。活塞的下腔通过伺服阀进行控制，这样形成一个差动回路，压力油通过伺服阀引入到活塞下腔因为上下腔面积不同，压力不同，会把油动机往上推。 4 DEH电控技术 4.1伺服方法技术 在DEH电控技术中，要完成对某些电液伺服器的控制，需要对电液伺服信号进行放大处理，使用专门的伺服控制模块。早期的伺服控制模块采用模拟放大的电路，采用比例P、积分I来实现电位器的调节控制，存在调试不便的情况。随着数字技术的不断发展，逐渐可以通过数字伺服控制模块来实现控制，采用可编程阵列来管理转换器，通过转换器，传输信号功率被放大后传输到伺服器，达到控制目的。此方法具有响应速度快、控制精度高等特点。 4.2快速反馈调节技术
电液比例控制系统的实验分析的毕业论文 目录 第1章序论 (1) 1.1电液比例控制技术的形成和发展趋势 (1) 1.2F ESTO D IDACTIC自动化控制技术培训简介 (3) 1.3研究思路与容 (4) 第2章电液比例控制技术概述 (5) 2.1电液比例控制技术的含义与容 (5) 2.2电液比例控制的特点 (5) 2.3比例控制的基本原理 (6) 2.4比例控制的应用 (6) 2.5电液比例控制元件的围 (6) 第3章电液比例控制系统主要元件 (7) 3.1额定值信号给定单元 (7) 3.2放大器 (8) 3.3比例溢流阀。 (11) 3.4液压缸 (14) 3.5三位四通比例阀 (16)
第4章电液比例控制系统实验研究 (20) 4.1F ESTO试验台须知 (20) 4.2压力机（单向放大器的特性曲线） (20) 4.3滚轧机的接触滚轮（比例压力阀） (25) 4.4夹紧装置（压力回路） (29) 4.5铣床（双向放大器的特性曲线） (33) 4.6压印机（斜坡额定值的设定） (37) *4.7车斗（额定值的外部控制） (42) 第5章总结 (49) 参考文献 (50) 致谢 (51) 诚信声明
第1章序论 电液比例控制技术,是在以开环传动为主要特征的传统液压传动技术，和以闭环控制为特征的电液伺服控制技术基础上，为适应一般工程系统对传动与控制特性或有所侧重或兼而有之的特别要求，从20世纪60、70年代开始，逐步发展起来的流体传动与控制领域中一个具有旺盛生命力的新分支。现今，电液比例控制技术已成为工业机械、工程建设机械及国防尖端产品不可或缺的重要手段，引起相关工业界、技术界的格外目重视。但由于所具有的一些特点，对这种技术的了解、掌握、运用，不论是理论上，还是实践上，都有很多问题研究、探讨、总结、提髙，使其形成相应的科学体系，以更好地推动技术的发展和相关人才的培养。 电液比例技术本来就是流体传动与控制技术中的一个新的分支。所以，原来一般液压传动技术和电液伺服技术所共有的主要特点、优点与缺点、电液比例技术照样具备。但由于它是新发展起来的技术分支，所以，在应用电子技术，计算机技术、位息技术、自动控制技术、摩擦磨损技术及新工艺、新材料等方面，往往表现出更前卫，这给电液比例技术带来更多新的特点。此外，诸如数字技术、高速开关技术等，也与电液比例技术结合得非常紧密。 1.1电液比例控制技术的形成和发展趋势 电液比例控制技术从形成至今，大致上可划分为四个阶段： 从1967年瑞士Beringer公司生产XL比例复合阀，到70年代初日本油研公司申请压力和流量两项比例阀专利，标志着比例技术的诞生时期。此间，比例技术开始在液压控制领域中作为独立的分支，并以开环控制应用为主。这一阶段的比例阀仅仅是将新型
。 电液伺服控制系统的设计与仿真 引言 电液伺服系统具有响应速度快、输出功率大、控制精确性高等突出优点，因而在航空航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到广泛应用。随着电液伺服阀的诞生，使液压伺服技术进入了电液伺服时代，其应用领域也得到广泛的扩展。随着液压系统逐渐趋于复杂和对液压系统仿真要求的不断提高，传统的利用微分方程和差分方程建模进行动态特性仿真的方法已经不能满足需要。因此，利用AMESim、Matlab／Simulink等仿真软件对电液伺服控制系统进行动态仿真，对于改进系统的设计以及提高液压系统的可靠性都具有重要意义。 1 液压系统动态特性研究概述 随着液压技术的不断发展与进步和应用领域与范围的不断扩大，系统柔性化与各种性能要求更高，采用传统的以完成执行机构预定动作循环和限于系统静态性能的系统设计远远不能满足要求。因此，现代液压系统设计研究人员对系统动态特性进行研究，了解和掌握液压系统动态工作特性与参数变化，以提高系统的响应特性、控制精度以及工作可靠性，是非常必要的。 液压系统动态特性简述 … 液压系统动态特性是其在失去原来平衡状态到达新的平衡状态过程中所表现出来的特性，原因主要是由传动与控制系统的过程变化以及外界干扰引起的。在此过程中，系统各参变量随时间变化性能的好坏，决定系统动态特性的优劣。系统动态特性主要表现为稳定性（系统中压力瞬间峰值与波动情况）以及过渡过程品质（执行、控制机构的响应品质和响应速度）问题。 液压系统动态特性的研究方法主要有传递函数分析法、模拟仿真法、实验研究法和数字仿真法等。数字仿真法是利用计算机技术研究液压系统动态特性的一种方法。先是建立液压系统动态过程的数字模型——状态方程，然后在计算机上求出系统中主要变量在动态过程的时域解。该方法适用于线性与非线性系统，可以模拟出输入函数作用下系统各参变量的变化情况，从而获得对系统动态过程直接、全面的了解，使研究人员在设计阶段就可预测液压系统动态性能，以便及时对设计结果进行验证与改进，保证系统的工作性能和可靠性，具有精确、适应性强、周期短以及费用低等优点。 仿真环境简介 基于Matlab平台的Simulink是动态系统仿真领域中著名的仿真集成环境，它在众多领域得到广泛应用。Simulink借助Matlab的计算功能，可方便地建立各种模型、改变仿真参数，有效解决了仿真技术中的问题。Simulink提供了交互的仿真环境，既可通过下拉菜单进行仿真，也可通过命令进行仿真。虽然Simulink提供了丰富的模块库，但是在Matlab／Simulink下对液压系统进行建模及仿真需要做很多简化工作，而模型的简化使得仿真结果往往出现一定的误差。AMESim (Advanced Modeling Environment for Simulation of Engineering Systems)是法国IMAGINE公司开发的一套高级仿真软件。它是一个图形化的开发环境，用于工程系统的建模、仿真和动态性能分析。AMESim的特点是面向工程应用从而使其成为
1 引言 随着科学技术的高速发展，机电液控制技术在各行业得到了广泛的应用。在机械制造业中，机电液控制技术用于电液自动控制的机器人，以替代人完成海底作业和有毒现场的施工；用于电液控制的机械手，以替代人完成自动生产线上的焊接，喷漆，装配等；用于自动生产线的位置，速度与时间的控制；用于加工机械零件的加工中心，以实现六面体的高精度自动加工。在汽车及工程车辆中，机电液控制技术用于机液伺服转向系统；用于汽车的无人驾驶，自动换挡。在军事工业中机电液控制技术用于飞机的操纵系统；雷达跟踪和舰船的舵机装置；导弹的位置控制和发射架的自动控制等。液压技术被应用到工业领域已有80年的历史，然而液压伺服系统的出现到现在还不到50年。尽管它在各个工业领域都有广泛的应用，并随着数学，控制理论，计算机，电子器件和液压流体力学的发展获得了很大的进展，有力的推动了我国机械工业的飞速发展。 液压伺服控制技术是早已成熟的液压传动技术的新发展，是自动控制领域一个重要组成部分。 技术进步的需要的是液压控制技术发展的推动力。20世纪40年代由于军事刺激，高速喷气式飞行器要求响应快且精度高的操纵控制，1940年底，在飞机上出现了电液伺服系统。作为电液转换器，当时滑阀由伺服电机驱动，由于电机惯量大，所构成的电液转换器时间常数大，限制了整个系统的响应速度。到了50年代初，出现了快速响应的永磁力矩马达，该力矩马达拖动滑阀，提高了电液伺服阀的响应速度。60年代，结构多样的电液伺服阀相继出现，尤其是干式力矩马达的研制成功，使电液伺服阀的性能日趋完善，促使电液伺伺服系统迅速发展。近20年来，随着材料和工艺技术的进步，电液伺服阀的成本不断降低，性能明显提高，使得电液伺服系统应用更加广泛。但是，由于电液伺服阀对液体的清洁度要求十分苛刻，系统效率底，能耗大，综合费用还是相当高。 我国液压（含液力），大致可分为三个阶段，即：20世纪50年代初到60年代初为起步阶段；60~70年代为专业化生产体系成长阶段；80~90年代为快速发展阶段。其中，液压工业于50年代初从机床行业生产仿苏的磨床、拉床、仿形车床等液压传动起步。进入60年代后，液压技术的应用从机床逐渐推广到农业机械和工程机械等领域，这时，液压件产品已从仿苏产品发展为引进技术与自行设计相结合的产品，压
汽轮机数字电液控制系统DEH 介绍及控制方式讨论 一、DEH系统介绍 1、DEH系统各部分介绍 1．1、DEH系统慨述 汽轮机数字电液控制系统（Digital Electric-Hydraulic Control System，以下简称DEH）是当今汽轮机特别是大型汽轮机必不可少的控制系统，是电厂自动化系统最重要的组成部分之一。现代DEH系统由于采用计算机控制技术为核心的分散控制系统结构，提高了控制精度，并且能够方便地实现各种复杂的控制算法。其执行部分由于采用了液压控制系统，具有响应快速、安全、驱动力强的特点。 1．2 、DEH系统计算机控制部分硬件配置 （1）基本控制计算机柜 主要由电源、1对冗余DPU、3个基本控制I/O站、1个OPC超速保护站及1个伺服控制系统站组成，完成对汽轮机的基本控制功能。转速测量卡（MCP卡）、模拟量测量卡（AI卡）、开关量输入卡（DI卡）、回路控制卡（LC卡）、开关量输出卡（DO卡）组成基本控制的信号输入部分。输入I/O卡件及重要信号均采用三选二冗余配置。由三块测速卡（MCP卡）和OPC卡组成超速保护控制功能块，基本控制DPU软件中，同时也具有OPC控制功能，达到硬件、软件的双重保护。由多块阀门控制卡（VCC卡）组成阀门伺服控制系统部分，每一块VCC卡用于一个阀门的控制，相互独立，在VCC卡件的设计上保证了即使在主机故障情况下，也能通过后备手操盘，手动控制机组阀门开度。 DPU主控制机是2台完全相同的、互为冗余的计算机组成。 DPU的整机面板如下图所示： 每台计算机有五个指示灯和一个电源钥匙开关，说明如下： 电源指示灯：接上电源，该灯亮，否则暗。 主控指示灯：当系统正常运行时，此时电源灯和运行灯都亮，如该机处于主控状态，主控灯亮；如处于跟踪和初始状态，主控灯暗。 运行指示灯：当计算机正在运行应用程序时，该灯亮。
数字电液控制系统在核电厂中的应用 发表时间：2019-05-20T16:37:54.500Z 来源：《电力设备》2018年第32期作者：张夏莲 [导读] 摘要：海南核电1,2号机数字电液控制系统（Digital Electric Hydraulic Control System）采用西屋公司的OV ATION 系统，由冗余的分布式处理单元和一套安装在标准机柜内的输入输出模件组成。为在操作员站CRT 发生故障时能安全停机，还提供了一块手操盘，能够根据用户的要求组成不同的配置。 (中国核电工程有限公司华东分公司浙江嘉兴 314000) 摘要：海南核电1,2号机数字电液控制系统（Digital Electric Hydraulic Control System）采用西屋公司的OVATION 系统，由冗余的分布式处理单元和一套安装在标准机柜内的输入输出模件组成。为在操作员站CRT 发生故障时能安全停机，还提供了一块手操盘，能够根据用户的要求组成不同的配置。 关键词：数字电液控制；原理；功能；控制。 DEH控制系统能按操纵员或自动启动装置给出的指令来控制主汽阀、主汽调节阀、再热主汽阀和再热调节阀，使机组按一定要求升、降转速、负荷、停机等。DEH装置接受转速、功率及第一级前汽压的实际信号，对机组的转速、功率、蒸汽流量实行闭环调节。此外，DEH还能监测显示参数、超速保护、自启停控制等。 1.工作原理 DEH采取一对一的方式来实现对机组的控制，即DEH发出的阀位控制指令通过4块伺服卡分别送到4个调节汽门（GV）的电液伺服阀（MOOG阀）上；MOOG阀将电气信号转换成液压信号，由安装在油动机上的高压抗燃油执行机构直接带动调节汽门的蒸汽阀头开启和关闭。2个主汽阀（MSV）、6个再热主汽阀（RSV）、6个中压调节阀为开/关型，DEH通过控制与其对应的电磁阀使其开启/关闭。 2. 功能 DEH控制系统主要有两种功能：一个是当发电机断路器“打开”时控制汽机转速；另一个是当发电机断路器“关闭”时控制汽机负荷，而这些都是通过4个高压调节阀(GV)开度实现的，高压调节阀受控于专门设计的带自诊断和自动校验的伺服卡。同时，机组还配有开/关型的主汽阀（MSV）2个、再热主汽阀（RSV）6个、中压调节阀6个。一个独立的高压油源系统为机组上所有阀门提供原动力。DEH根据不同的运行工况，如启动，停机，变负荷和Runback而自动产生转速/负荷设定值。 3.控制方式 3.1 手动这是一种开环运动方式，控制各个阀门的开度，操作员在操作盘上通过按键直接改变阀门的开度，各按钮之间由逻辑互锁，该方式作为自动方式的备用，在手动方式下具备OPC功能。DEH硬操盘上主要有阀位增减按钮和阀位指示等，它通过硬件的方式直接操作阀门控制卡（VCC卡），其阀位指示也由硬件卡给出，因而，只要VCC卡及直流电源正常，在DPU等计算机故障或停电，无法实现自动控制时，仍能通过硬操盘对汽轮机进行手动控制。 3.2操作员自动（OA）在该方式下，可实现汽轮机的转速和负荷的闭环控制，具有各种保护功能。目标转速、目标负荷、升速速率和升负荷速率等均可由操作人员设置。因本系统采用的是双机系统，因而，该方式下可分为A机控制和B机控制两种情况，两者之间的切换可以手动也可做到自动，如两机都发生故障，则自动转至手动方式运行。 3.3自动汽机控制（ATC）启动过程中，ATC模式自动将目标值从0 rpm增加到3000 rpm，同时监视所有振动和金属温度信号。当满足保持条件时，自动保持当前转速。转速升至约2/3额定转速时自动进入暖机状态。当转速进入同期范围时，自动将控制切换到自动同期装置。断路器初始闭合时控制自动切回OA模式，ATC仅监视。 当阀门控制卡故障，需在线更换时；一只LVDT故障，在线更换故障的LVDT时；DPU（主控站）故障时；操作员站故障时，机组可暂时切至手动控制；在线更换BC站控制板时，DEH系统必须由自动控制切至手动控制。 4.DEH控制环节 4.1 整定值生成整定值用来和过程值比较，产生的偏差信号经过调节器作用后去调节阀门动作。在OA模式下，整定值= 当前值+ 升降速率* 时间。操纵员输入目标值以及升降速率，按下启动后，程序就会按照操纵员设定好的速率使整定值增加或减少,直到整定值达到目标值，DEH将整定值自动保持,在这个过程中操纵员可以根据情况使用“hold”按钮手动使整定值保持在当前值。 4.2 转速控制 DEH处于转速控制或功率控制取决于发电机是否并网，通过断路器状态来自动判断。在转速控制模式下，整定值与转速测量值比较，产生的偏差信号经过PID调节器作用后产生输出动作阀门。 4.3 频率校正操纵员可根据电网要求将频率校正回路投入或者切除，这种投切在操纵员终端手动实现。频率校正的作用是在电网频率偏离额定频率时，调整发电机功率，使发电机功率符合电网频率要求。当电网频率过高时降低功率整定值，反之则增加功率整定值。校正量的大小由频率偏差量来决定，符合一定的比例关系并设置有死区。 4.4 MW（电功率）反馈并网以后，操纵员在操纵员终端上手动投入MW反馈回路。MW反馈回路的作用是使控制回路成为闭环回路，从而实现对功率的准确控制，MW反馈回路上设置有PID调节器。MW反馈的测量信号来自于发电机出口断路器前，同样使用3个信号，经过中选器处理，进行信号判断并将故障信号排除。汽机发生RUNBACK时，MW反馈回路被自动切除，避免闭环控制方式下汽机功率的过度超调。 4.5 IMP（冲动级压力）反馈冲动级压力与汽轮机发电机组功率之间有固定的对应关系，当蒸汽压力发生变化，引起冲动级压力变化，IMP反馈回路快速响应调整阀门开度而使发电机功率快速返回到初始水平。IMP反馈回路上的PID参数设置使得该反馈回路对冲动级压力变化能够快速响应。由于在10%功率以后冲动级压力IMP与功率之间才会有较好的线性对应关系，所以一般在10%功率以后才可以投运IMP反馈回路。 4.6 阀门流量修正曲线控制信号、阀门开度以及蒸汽流量之间如果具有很好的线性关系，即使在开环控制模式下（所有反馈回路切除），汽机调阀也能准确地将功率控制在功率整定值上。但是实际的调阀开度与蒸汽流量之间并不是纯粹的线性关系。因此要使阀门控制信号与蒸汽流量成线性对应关系，就必须对阀门控制信号进行修正，修正方法就是设定阀门流量修正曲线。 4.7 超速保护控制（OPC） OPC的主要功能是当汽轮机甩负荷时（电网故障），发出OPC信号使EH油回路中的OPC电磁阀带电开启，卸去OPC母管中的油压，使调节阀和再热调节阀快速关闭，OPC信号消失后，调节阀和再热调节阀重新开启，从而防止汽轮机超速跳
第1章数字电液控制系统 1.1概述 汽轮机的启动运行及安全保护是通过汽轮机控制系统实现的，作为汽轮机的脑袋，控制系统是汽轮机不可分割的一部分。 汽轮机的控制系统是从单纯的调节系统发展起来的，早期的液压调节系统，由主油泵提供整个系统的动力油和控制油，与润滑油系统共用一个供油系统，启动是靠人工操纵主汽门来控制汽轮机转速。在升速过程中，整个控制过程处于开环运行状态，由人工监视控制。当转速达到一定转速时，旋转阻尼感受到转速信号，产生一次油压反馈信号，再通过放大器放大为二次油压，控制油动机驱动进汽调节阀进一步提升转速，以达到同步、并网、带负荷，从而完成整个汽轮机的控制过程。 由于控制信号和反馈信号都是由机械或液压部件产生，在信号的产生和执行过程中，这些部件难免存在着摩擦迟缓，以至准确性差，迟缓率大，造成控制精度不高，不可避免地影响汽轮机控制性能。同时缺少合适的控制接口，很难使机组满足整个系统的协调控制要求，阻碍了控制系统自动化程度的进一步提高。 为了使汽轮机能更准确、更协调、更安全、更可靠地实现控制，使电厂用户能更方便、更灵活地使用和维护，同时为提高整台机组的控制水平，与世界接轨，增强产品的竞争力，汽轮机控制系统的发展也应与世俱进。随着科学技术的发展，国内汽轮机控制系统经过电子管、晶体管、模拟电路几个阶段的发展，通过二代人的努力，已具备实现数字控制的能力。 80年代初，引进国外先进技术，通过不断地消化和实践，使我们的设计技术和生产制造能力有了质的飞跃。以引进技术为借鉴，一种以数字技术为基础的电液控制系统控制汽轮机的愿望得以实现。数字式电液控制系统，简称DEH，它将现场的信号转化成数字信号，代替原有机械液压信号。通过计算机的运算，控制汽轮机的运行，使运行人员可以通过DEH来完成对汽轮机的控制和监视。 1.2调节保安系统 调节保安系统由调节系统和保安系统组成。调节系统是汽轮机控制的主要环节，全面控制汽轮机的启停、升速、带负荷及电厂的协调控制，采集各种汽轮机的运行信息，显示汽轮机的运行状态；保安系统是汽轮机保护的重要部分，它全方位监视汽轮机的各个危害安全运行的参数，保护汽轮机安全可靠的运行。 每个系统都是由电气部分和液压部分组成。 1.2.1调节系统 1.2.1.1电气部分 数字式电液控制系统（DEH）是电气部分中最主要组成部分，也是整个调节系统中的大脑，它把所有汽轮机的运行参数都收集起来，经过逻辑判断、数据计算处理，最后发出控制指令。DEH主要由操作站、工程师站、控制处理器、I/O输入输出模件、阀位驱动卡、电源组件、通讯接口等电子硬件组成。（图1-1、DEH 硬件配置图），由于电子产品生产厂家较多，使得DEH的硬件类型也较多，目前，已投入使用的DEH有西屋公司的WDPF II、FOXBORO公司的I/A’S，MOORE公司的APACS、ABB公司的INFI90、WOODWARD公司505等电子产品。 1.2.1.1.1电调控制系统（DEH）简述 DEH通过现场一次仪表的数据采集，如磁阻发送器采集汽轮机转速，压力开关采
电液系统 摘要：电液系统具有相应快速、控制灵活等优点而广泛应用于现代工业中，对促进工业发展具有重要的作用。本文从电液控制系统的建模以及电液元件（伺服阀、比例阀）研究状况、电液系统的未来发展趋势三方面进行了阐述。 关键词：电液系统；建模；比例阀；伺服阀；发展趋势 1前言 18世纪欧洲工业革命时期，多种液压机械装置特别是液压阀得 到开发和利用，19世纪液压技术取得进展，包括采用油作为工作流 体和采用电来驱动方向控制阀，20世纪50-60年代是电液元件和技术发展的高峰期，在军事应用中得到广泛应用[1]。液压技术是以液体为工作介质，实现能量传递、转换、分配及控制的一门技术。液压系统因其响应快、功率体积比较大、抗负载刚度大以及传递运动平稳等优点而广泛应用于冶金、化工、机械制造、航空航天、武器装备等领域[2]。随着液压技术与微电子技术、传感器技术、计算机控制等技术的结合，电液技术成为现代工程控制中不可或缺的重要技术手段和环节。电液技术既有电气系统快速响应和控制灵活的优点，又有液压系统输出功率大和抗冲击性好等优点[3]。 韩俊伟对电液伺服系统的发展历史、研究现状和系统集成技术的应用进行了全面阐述，通过介绍电液伺服系统在力学环境模拟实验系统中的应用，分析了电液伺服系统的集成设计，比较了我国在电液伺服系统技术研究中的优劣势，指出电液伺服系统的未来发展趋势与挑
战[4]。许梁等从电液元件、电液控制系统、现代电液控制策略三方面对电液系统进行了阐述，指出了电液发展趋势[5]。陈刚等从电液元件、电液控制系统、计算机在电液系统中应用、现代控制理论的电液技术方面对电液系统进行了阐述，对于现代控制理论的电液技术，从PID 调节、状态反馈控制、自适应控制、变结构控制、模糊逻辑控制、神经网络控制进行了探究[6]。本文从电液系统的建模、电液元件（比例阀、伺服阀）、发展趋势研究进行综述。 2系统的建模 伺服系统是一个由多个环节构成的复杂的动力学系统，而且是一种典型的非线性时变系统。一方面由于阀口固有的流量一压力非线性、液体可压缩性、电液转换、摩擦特性、阔的工作死区等非线性，以 及阻尼系数、流量系数、油液温度等的时变性[7]；另一方面由于系 统的负载及所处的现场环境的变化，导致电液伺服系统参数变化大、非线性程度高、易受外界干扰。在工作过程中容易出现非线性振动、噪声、冲击和爬行等异常现象，而且其诱因不易确定，影响设备的 稳定运行[8]。对电液系统进行准确建立模型是分析电液系统的基础。电液伺服系统本身是非线性系统 ,传统上对电液伺服系统非线性问 题的处理方式是在稳态工作点处进行泰勒级数展开。如果把工作范围限制在工作点附近,高阶无穷小就可以忽略 ,并可以把控制滑阀的 流量方程局部线性化,变量的变化范围小 ,线性化的精确性就高 ,阀 特性的线性度高,所允许的变量变化范围就大[9]。当电液伺服系统工作在远离系统的工作点时,使增量线性化模型难于奏效 ,可能得到错
第六章
电液比例阀及 比例控制回路
6.1 概述
本 章 介 绍
6.2 电液比例阀 6.3 电液比例控制基本回路 6.4 电液比例控制工业应用
6.1 概述
从广义讲，凡是输出量，如压力、流量、位移、速度、加速 度等，能随输入信号连续地按比例地变化的控制系统，都称 为比例控制系统。从这个意义上说，伺服控制也是一种比例 控制。电液比例控制可以分为开环控制和闭环控制。
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
电液比例控制技术的发展动力
1.传统的液压控制方式是开关型控制。它通过电磁驱动或手动驱动来 实现液压流体的通、断和方向控制，从而实现被控对象的机械化和自 动化。但是这种方式无法实现对液流流量、压力连续地按比例地控制 ，同时控制的速度比较低、精度差、换向时冲击比较大。
2.当需要高性能的速度或位置控制时，以前电液伺服阀曾经是唯一实 用的解决办法。电液伺服阀是一种高技术条件的方向和流量控制阀， 不可避免地带来成本高、不耐污染、维修不便等问题。在并不需要伺 服阀的全部性能潜力的应用场合，这些问题可能成为主要的缺点。
3.发展电液比例阀的主要目的在于填补从简单的通/断电磁阀控制与复 杂的电液伺服控制之间的空白。虽然比例阀的部分性能指标不如伺服 阀，但对许多应用场合来已经够用了,同时可以体现出明显的成本和维 护优势。
电液比例阀是阀内比例电磁铁输入电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例压力、流量输出元件。阀芯位移也可以以机械、液压或电形式进行反馈。电液比例阀具有形式种类多样、容易组成使用电气及计算机控制各种电液系统、控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点，应用领域日益拓宽。近年研发生产插装式比例阀和比例多路阀充分考虑到工程机械使用特点，具有先导控制、负载传感和压力补偿等功能。它出现对移动式液压机械整体技术水平提升具有重要意义。特别是电控先导操作、无线遥控和有线遥控操作等方面展现了其良好应用前景。 2 工程机械电液比例阀种类和形式 电液比例阀包括比例流量阀、比例压力阀、比例换向阀。工程机械液压操作特点，以结构形式划分电液比例阀主要有两类：一类是螺旋插装式比例阀（screwin cartridge proportional valve），另一类是滑阀式比例阀（spool proportional valve）。 螺旋插装式比例阀是螺纹将电磁比例插装件固定油路集成块上元件，螺旋插装阀具有应用灵活、节省管路和成本低廉等特点，近年来工程机械上应用越来越广泛。常用螺旋插装式比例阀有二通、三通、四通和多通等形式，二通式比例阀主比例节流阀，它常它元件一起构成复合阀，对流量、压力进行控制；三通式比例阀主比例减压阀，也是移动式机械液压系统中应用较多比例阀，它主对液动操作多路阀先导油路进行操作。利用三通式比例减压阀可以代替传统手动减压式先导阀，它比手动先导阀具有更多灵活性和更高控制精度。可以制成如图1所示比例伺服控制手动多路阀，不同输入信号，减压阀使输出活塞具有不同压力或流量进而实现对多路阀阀芯位移进行比例控制。四通或多通螺旋插装式比例阀可以对工作装置实现单独控制。 滑阀式比例阀又称分配阀，是移动式机械液压系统最基本元件之一，是能实现方向与流量调节复合阀。电液滑阀式比例多路阀是比较理想电液转换控制元件，它保留了手动多路阀基本功能，还增加了位置电反馈比例伺服操作和负载传感等先进控制手段。它是工程机械分配阀更新换代产品。 出于制造成本考虑和工程机械控制精度要求不高特点，一般比例多路阀内不配置位移感应传感器，具有电子检测和纠错功能。，阀芯位移量容易受负载变化引起压力波动影响，操作过程中要靠视觉观察来保证作业完成。电控、遥控操作时更应注意外界干涉影响。近来，电子技术发展，人们越来越多采用内装差动变压器（ＬＤＶＴ）等位移传感器构成阀芯位置移动检测，实现阀芯位移闭环控制。这种由电磁比例阀、位置反馈传感器、驱动放大器和其它电子电路组成高度集成比例阀，具有一定校正功能，可以有效克服一般比例阀缺点，使控制精度到较大提高。 3 电液比例多路阀负载传感与压力补偿技术 节约能量、降低油温和提高控制精度，同时也使同步动作几个执行元件运动时互不干扰，现较先进工程机械都采用了负载传感与压力补偿技术。负载传感与压力补偿是一个很相似概念，都是利用负载变化引起压力变化去调节泵或阀压力与流量以适应系统工作需求。负载传感对定量泵系统来讲是将负载压力负载感应油路引至远程调压溢流阀上，当负载较小时，溢流阀调定压力也较小；负载较大，调定压力也较大，但也始终存一定溢流损失。变量泵系统是将负载传感油路引入到泵变量机构，使泵输出压力随负载压力升高而升高（始终为较小固定压差），使泵输出流量与系统实际需要流量相等，无溢流损失，实现了节能。
简易控制系统 前言 目前国内市场上应用的电液控制系统主要集中在高端支架。高端支架占支架市场的10-15%。绝大多数的新建工作面仍采用手动控制。 电液控制系统的优势在于提高生产效率，降低工人劳动强度，安全生产。其劣势也非 常明显，价格高，投资大。 对于如何扩大电液控制系统的市场容量，许多电液控制系统供应商希望通过降低成 本，生产经济型电液控制系统的方法，比如marco公司在韩城地区提供的简易型电液 控制系统，天玛公司提供的SAC型电液控制系统，以及通过进行国产化降低生产成 本。 上述的经济型电液控制系统仍旧在原有的电液控制系统的基础上进行简单的删减。 如何从技术的角度上，真正的设计出适合目前国内大多数煤矿工矿和生产条件的经济 型电液控制系统是目前扩大市场容量的关键所在.。 Marco公司自从2010年自己进行市场开发以来，根据中国市场的情况，研发出真正意 义上的简易经济型电液控制系统：pm32/vt简易电液控制系统。 系统配置 液压主阀，按键型驱动器，附属设备（电源箱，耦合器，邻架电缆） 系统功能 可以完成支架上所有的液压功能，可以进行单键单动作 ，邻架动作，隔架动作。 根据操作人员的井下观察，通过按键对液压主阀进行控制。 和其他形式的控制系统比较 1. 和手动片阀的比较 简易控制系统大幅度降低了工人的劳动强度，将从前的手动操作片阀，变成简单的进 行按键操作。 copy? 2009 Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH Seite 1 / 2
显著的提高支架动作速度，提高采煤机的割煤速度，从而增加生产效率。 在提高效率的同时，也减少支架操作人员的人数，为安全生产提供保证。 2. 和手动先导控制的比较 不存在着复杂的邻架控制管路。通过和左右邻架相连的电缆，对左右邻架以及再相邻 的邻架进行控制，即可以对四个支架进行直接的控制。大幅度的提高控制的效率。 3. 和经济型电液控制系统的比较 在目前的很多井下综采工作面上，支架操作人员通过直接的观察对支架进行控制。 在这种情况下，传感器的利用率不高。控制器是通过对传感器的测量数值进行计算， 从而来控制液压主阀的动作。如上所说，在实际情况下，传感器的使用效率也很低。 简易控制系统的程序可以为手动模式，进行邻架控制， 本架控制和隔架控制。这就 满足了绝大多数井下采煤的要求。 4. 和电液控制系统的比较 简易型控制系统的成本为标准电液控制系统的50%。增加控制器后，可以方便的改造 将简易型控制系统转化成成标准电液控制系统。 copy? 2009 Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH Seite 2 / 2
摘要：随着微电子技术、智能技术、传感与检测技术等的快速发展以及向工程机械领域的不断渗透，现代工程机械正处于机电液一体化的崭新的发展时代。其中，电液比例控制系统具有控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点，其应用领域日益拓宽。本文采用C8051F040微控制器为核心设计与开发的电压比例控制器，相对于传统的单片机所构成的电液比例控制系统，具有更高的稳定性、可靠性和实时响应能力。因此，其更能适应我国工程机械领域的应用环境。本文首先阐述了电液比例控制系统的发展历史，特点，以及分类情况。其次，介绍了整个控制系统的功能，并详细介绍了以C8051F040微控制器为核心的系统的硬件结构。接着，详细阐述了控制器与电液比例阀的接口电路，即由电机驱动芯片LMD18200构成的驱动电路的原理与设计。最后，本文讨论了整个系统软件部分的设计情况。 关键词：电液比例控制，C8051F,LMD18200,PID Based on SCM electrohydraulic proportional control system design Student:Liu Xin Tutor:Cai Peizhong (Oriental Science & Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China) Abstract:With the rapid development of micro-electronics, intellectual technology, sensing and detection technology and the continuous penetration of them into the field of engineering mechanisms, modern engineering mechanism is in a new age of the integration of mechanism, electrics and hydraulic pressure. Electro-hydraulic proportional control system has a lot of advantages，such as the high control accuracy, the flexible installation and use, the strong resistance on contamination and so on ,so that the application of electro-hydraulic proportional control system has increasingly broadened. The Electro-Hydraulic proportional control system that based on C8051F040 controller in this paper has higher stability and dependability and real-time responsive capacity, compared to that based on traditional singlechips. Therefore, it can adapt to the application environment of the modern engineering mechanism better than other control systems in our country.Firstly, it is described the development history, basic
汽轮机数字电液控制系统(DEH)复习要点（精编版） 第一章 1、汽轮机调节系统经历的阶段：机械液压调节系统MHC、电气液压调节系统AHC、模拟电液调节系统AEH、数字电液控制系统DEH。 2、一个完善的汽轮机控制系统包括：监视系统、保护系统、控制系统、热应力在线监视系统、汽轮机自启停控制系统、液压伺服系统。 3、一次调频：在电网负荷变化以后，机组按其静态特性曲线改变自己的实发功率，以减小电网频率波动的幅度，从而达到新的平衡，并且将电网频率的变化限制在一定的限度之内。二次调频：在机组并网运行时，通过改变负荷目标值可以改变汽轮机的功率使各台机组承担给定负荷，调整电网频率以维持电网周波稳定。区别：①一次调频是按并列运行机组的静态特性自动分配负荷，快速，有差，存在于电网周波变动的动态过程之中。而二次调频要靠同步器人为地进行；手动，慢，无差，从时间上看是始终存在的。②并列运行的机组通常都参与一次调频，但一次调频通常不能保持电网周波不变而只能减小周波变化的程度。③一次调频可以认为是暂态的。即当电网负荷变化后，二次调频来不及立即保证电网有功功率的供求平衡，暂时由一次调频来维持电网周波不致有过大变化而造成严重后果，当二次调频使周波恢复正常后，一次调频作用便消失。 4、中间再热机组的调节特点：①中低压缸功率滞后：负荷变化时，由于中低压缸功率的滞后，降低了一次调频能力，可以采用高压气门动态过开来补偿；②甩负荷是超速：甩负荷时，为防止再热器蓄汽量使汽轮机超速，应同时关闭高中压汽门；③机炉动态特性不同，机快炉慢：采用协调控制；④只能单元制运行：旁路系统解决机炉流量不匹配的问题。 第二章 1、DEH系统运行方式：二级手动、一级手动、操作员自动、汽轮机自动。 2、根据再热汽轮机DEH系统的调节原理图说明①特点：转速回路：实现一次调频功能，切除转速回路后，限制一次调频的能力；功率回路：保证了输出严格等于给定值，细调。调节过程慢，具有对外扰迅速响应的能力；调压回路：促进控制过程的快速性，受扰时反应较快，不能使功率严格等于给定值，起粗调作用，具有对内外扰迅速响应的能力。②如何抗内扰：DEH在抗内扰是，例如主汽参数降低，则输出功率下降，由于功率给定与功率反馈输出正偏差，要求调节汽阀开大，使输出功率等于功率给定值，系统达到平衡，因此，系统具有很强的抗内扰能力。内外回路均具有抗内扰能力。③如何实现高调门动态过开：通过PI1调节器实现过调，当外界负荷变化时，由于中低压缸的功率滞后。调节器的输入偏差不为零，则不断地发出开阀信号，是高调门动态过开，直至偏差为零。 3、负荷控制阶段调节汽阀自动方式：操作员自动控制方式OA（在该方式下，系统接受操作员输入的目标负荷及其速率，并进行控制）、遥控方式REMOTE（在该方式下，系统接受协调控制CCS或负荷调度中心ADS输入的目标负荷及其速率，并进行控制）、自动汽轮机控制方式ATC（计算机按照预定程序自动给出转速和负荷目标值和其变化率）、电厂计算机控制方式PLANT COMP、电厂限制控制方式。 4主汽压力控制方式TPL：该方式在主汽压力下降时限制汽轮机的负荷，避免锅炉汽压急剧下降。外部负荷返回控制方式RB：该方式主要是考虑辅机故障。如：在给水泵和风机跳闸的情况下，系统将以一定的速率去关小调节汽阀，知道故障消除为止。 5、反调现象及消除：甩负荷时进汽阀在关闭过程中还有蒸汽进入汽轮机，这些剩余蒸汽的热能将全部变为动能，使机组仍有超速的危险。若功率给定未同时切除，在该情况下，转速