电液比例控制
电液比例控制技术
电液比例控制技术
电液比例控制技术是一种先进的控制技术，它将电子技术和液压技术相结合，实现了对液压系统的精确控制。
该技术广泛应用于工业自动化、机械制造、航空航天、军事装备等领域，为现代工业的发展做出了重要贡献。
电液比例控制技术的基本原理是通过电子控制器对液压系统中的比例阀进行控制，从而实现对液压系统的精确控制。
比例阀是一种特殊的液压阀门，它可以根据电信号的大小来调节液压系统中的流量和压力，从而实现对液压系统的精确控制。
电液比例控制技术的优点在于可以实现高精度、高速度、高可靠性的控制，同时还可以实现远程控制和自动化控制。
电液比例控制技术的应用非常广泛，例如在机床加工中，可以通过电液比例控制技术实现对切削力、进给速度、加工精度等参数的精确控制，从而提高加工效率和加工质量。
在航空航天领域，电液比例控制技术可以实现对飞机的姿态、高度、速度等参数的精确控制，从而保证飞机的安全飞行。
在军事装备中，电液比例控制技术可以实现对坦克、飞机、导弹等武器装备的精确控制，从而提高作战效率和作战能力。
电液比例控制技术是一种非常重要的控制技术，它可以实现对液压系统的精确控制，广泛应用于工业自动化、机械制造、航空航天、
军事装备等领域，为现代工业的发展做出了重要贡献。
随着科技的不断进步，电液比例控制技术将会得到更广泛的应用和发展。
电液比例控制基本回路
这里告诉我们哪一种 方案好
三者比较：先导式比例压力调压回路有两种方式：左图是利用小型直动式比例压力阀对
普通压力阀进行控制。这种是将比例阀作为先导级。
中图是先导式溢流阀、减压阀或顺序阀的遥控口通过管道相连接。这种方式的优点是，只 要采用一个小型的直动式比例溢流阀就可以对系统或支路上的压力作比例控制或者远程控 制。但是由于增加了连接管道，使控制容积增加，以及还受主阀的性能限制。因此控制性 能左图不如中图。
三通减压阀
当泵的出口压力升高时，减压阀的 右位被推入控制油路使其部分溢流， 这样就使变量泵右侧弹簧腔压力降 低，变量泵的左腔压力高就把定子 向右推，使偏心距减小直至为0，最 终泵出口流量为0，致使压力无法升 高。
我们前面讲过三通 减压阀在容积调速 中的应用。
2）比例容积式调压回路 图3-3 比例压力调节变量叶片泵原理图（相当于限压式变量 泵）
P1
→使泵出口P无溢流量即P↑，即
比例节流阀两端压差保持不变。 ② P1↓→三通减压阀左腔P左↓
P
→右位接入且增加溢流→即P↓， P左
节流阀两端压差保持不变。
容积节流采用的一定是变量叶片
泵，只能用于中小功率的液压系
统，控制精度与比例节流控相当。
阀与泵安装成一个整体
② 比例流量调节容积--节流调速回路
积—节流调速）
限压式变量泵
1、 流量适应控制流量敏感型变量泵
恒压变量泵
容积泵的基本控制方法2、
压力适应控制定流差量溢敏流感型型压稳力流控变制量泵
3、
4、
功率适应控制功压率差适反应馈变式量稳泵流量变量泵 恒功率控制
采用比例排量调节变量泵与定量 执行器（变量泵—定量马达）， 或定量泵与比例排量调节马达等 的组合来实现（定量泵—变量马 达）。通过改变泵或马达的排量 实现调速。
电液比例控制及电液伺服控制技术 绪论
液压传动（ 开关型控制）
液压
液
压
控制12比液伺压例服控控制制（闭开闭环环环控控控制制制）
3数字控制伺步服进电电机机控控制制（（
开环控制） 闭环控制）
二、电液比例技术的概念
• 电液比例技术是将电信号按比例转换为液压功
率输出的电液转换技术。 • 电液比例技术是电液伺服的基础上降低了控制特
伺服阀
伺服比例阀(20世纪 90年代中期出现)
比例阀(20世纪80年代初出现)
早期比例阀(20世纪60年代后期出现)
压力控制阀
流量控制阀
方向控制阀
液压控制系统的分类：
1、电液比例控制系统、电液伺服控制系统和 电液数字控制系统。
2、位置、速度、加速度、力和压力控制系统 3、闭环控制系统和开环控制系统 4、阀控制系统（主要是节流控制）和泵控制
电液伺服阀
• 因此，主阀芯的位移量就能精确地随著电 流的大小和方向而变化，从而控制通向液 压执行元件的流量和压力。
Moog公司电液伺服阀
电液伺服阀的应用
• 注意：电液伺服阀不分压力控制阀、方向 控制阀和流量控制阀。
三、两者的发展概况
• 目前，国内生产伺服阀的厂家主要有：航空 工业总公司第六O九研究所、航空工业总公 司第六一八研究所、航空工业总公司秦峰机 床厂、北京机床研究所、中国运载火箭技术 研究院第十八研究所、上海航天控制工程研 究所及中国船舶重工集团公司第七O四研究 所。
比例阀的国内发展概况
• 自2009年以来已获得较好的推广应用，完 成的 6通径、10通径、16通径、25通径高 频响伺服比例阀（含控制器）产品已有600 余套应用于高速铁路建设中，实现销售收 入4000余万元。
电液比例控制系统分析与设计
电液比例控制系统分析与设计1.输入信号接收与处理：电液比例控制系统通常采用模拟输入信号，如电压、电流等。
因此，需要设计电路对输入信号进行放大、滤波和隔离等处理，以满足系统的要求。
2.控制逻辑设计：根据实际应用需求，设计相应的控制逻辑。
常见的控制方式有PID控制、模糊控制等。
根据被控对象的特性和要求，选择合适的控制方式，并进行调参及优化。
3.输出信号处理：将控制逻辑输出信号转换为适合驱动液压元件的信号形式。
通常采用A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，并输出给液压部分。
1.液压能量转换与控制：液压部分负责将电气信号转换为液压能量，并控制液压元件的工作状态。
常见的液压元件有液压泵、液压缸、液控单元等。
通过液压阀的开关控制，来实现液压能量的转换和流动的控制。
2.液压系统参数设计：根据系统需求，确定液压泵的最大工作压力、液压缸的位移要求、流量要求等。
根据这些要求，选用合适的液压元件，并进行相应的参数设计与计算。
3.液压系统的安全性与稳定性：液压系统工作中容易产生高压、高温等危险因素，因此需要对液压系统进行安全性设计。
同时，为了保证系统的稳定性，需要对液压阀的开关速度、压力等进行合理控制。
1.机械传动装置设计：根据实际运动要求，设计机械传动装置，包括连接方式、传动比、轴承选型等，以满足系统对力、速度和位置的要求。
2.机械结构设计：根据机械运动要求，设计相应的机械结构，包括液压缸的安装方式、支撑结构设计等，以保证机械执行部分的可靠性和稳定性。
3.机械部件的选用与配合设计：根据实际负载和工作条件，选用合适的机械部件，并进行合理的配合设计，以确保机械执行部分的准确性和稳定性。
总结：电液比例控制系统的分析与设计是一个复杂而庞大的工程。
需要考虑多个方面的因素，如控制逻辑设计、液压部分的能量转换和控制、机械执行部分的设计等。
只有综合考虑这些因素，才能设计出稳定、高效的电液比例控制系统。
电液比例控制阀结构及原理
电液比例控制阀结构及原理电液比例控制阀（Electro-hydraulic proportional control valve）是一种通过电信号控制液压工作机构运动的装置。
它将电信号转化为液压信号，通过控制液压系统的液压阀门来调节油液的流量和压力，从而达到对液压系统运动进行精确控制的目的。
首先是电磁比例阀部分，它是通过电磁线圈的磁性效应控制液压阀门的开启和关闭。
电磁比例阀由铁芯、阀芯、阀阀座和电磁线圈等组成。
电磁线圈环绕在铁芯上，在线圈中通电产生磁场时，铁芯会被磁化，吸引阀芯与阀座之间的间隙关闭。
电磁线圈通电后，油液进入阀芯的控制腔，从而控制阀芯的位置和开口大小，进而控制液压油的流量和压力。
当电磁线圈断电时，铁芯失去磁性，阀芯与阀座之间的间隙打开，油液再次流动。
其次是液压比例执行机构部分，它是通过液压油的力学性能将电信号转化为液压信号，并通过调节活塞的位移或液压系统的压力来控制液压工作机构。
液压比例执行机构由油缸、活塞和杆等组成。
当电磁线圈通电时，液压油从阀芯的控制腔进入液压比例执行机构的缸腔，使活塞移动，从而实现对液压工作机构的控制。
当电磁线圈断电时，液压油从液压比例执行机构的缸腔排出，活塞回到初始位置。
整个电液比例控制阀工作的原理是将电信号转化成了液压信号，通过控制液压系统的流量和压力，来精确控制液压工作机构的运动。
通常情况下，电液比例控制阀通过调节电磁比例阀的阀芯位置来控制油液的流量，通过调节液压比例执行机构的液压力来控制油液的压力。
通过不同的电信号输入可以实现对液压工作机构的精确控制，达到所需的运动参数。
电液比例控制系统
控制方式 闭环控制: 带有反馈信号
恒值系统: 系统输入信号保持常值，与时间等其它因素无关
输入信号形式
ห้องสมุดไป่ตู้
随动系统: 系统输入信号随时间任意变化，输出量跟踪参考输入量
功率调节元件
阀控系统: 节流具有流量损失，结构简单，响应较快但效率较低 泵控系统: 系统效率高，发热量小，刚度好，用于较大功率的场合
电液比例电磁阀的分类
◆ 比例压力阀
直动式比例溢流阀
先导式比例溢流阀
1-比例电磁铁；2-弹簧；3-阀芯；4-阀座； 5-调零螺塞；6-阀体
➢ 内部带有位置电反馈的双弹簧结构, 用 比例电磁铁作为调节组件。
1-位移传感器；2-行程控制型比例电磁铁；3-阀体；4-弹簧；5-锥阀芯； 6-阀座；7-主阀芯；8-节流螺塞；9-主阀弹簧；10-主阀座（阀套）
— 组成
◈ 液压执行元件。液压执行元件是液压系统的转换装置,把液压能转换为机械 能驱动负载实现直线或回转运动。主要包括液压缸和液压马达。
◈ 检测元件。根据系统需要,检测元件对被控量或中间变量进行检测获得其数 值作为系统的反馈信号。检测元件有加速度传感器、位移传感器、压力传感器等。
电液比例控制系统的分类
电液比例控制系统的研究与发展
I
发展现状
Ⅱ
电液比例控制系统的组成
Ⅲ
电液比例控制系统的分类
Ⅳ
电液比例控制系统发展趋势
电液比例控制系统的发展
电液比例控制系统的组成
◈ 指令元件 ◈ 比较元件 ◈ 比例放大器 ◈ 电机转换器 ◈ 液压放大器 ◈ 液压执行元件 ◈ 检测元件
— 组成
◈ 指令元件。系统的控制信号的产生与输入元件,是信号发生装置或过程控制器。 ◈ 比较元件。把输入信号与反馈信号做比较,得到偏差信号作为控制器的输入量。比较元件进行比较的信号要同类型的信号。 ◈ 比例放大器。比例阀内电磁铁需要的控制电流较大,而偏差信号电流较小不能满足控制要求,所以需要采用比例放大器进行功率放大,使其达到电-机转 换装置的控制要求。
电液比例控制技术
电液比例控制技术
1电液比例控制技术
电液比例控制技术，简称EPT，是一种在工业控制应用中广泛使用的电磁输出源。
它将一个压力电子模块和一个特殊的增大比例阀（比率电磁阀）组合在一起，允许控制系统中介入可调节的容量流量。
EPT系统可以根据体系的要求提供不同比例的输出，提高输出安全性，控制精度误差小于1％。
比率电磁阀是一种电磁驱动装置，它可以按照给定的比例从一个入口发出到另一端的流量。
此外，由于比例电子的调节作用，可以保证所需的机械性能和操纵准确性。
EPT系统的应用包括：机械动力学应用，如控制臂被用于实现机械设备的旋转。
它还可以应用于运动控制、负荷控制和流量恒定控制等生产过程中的精准控制。
此外，EPT系统可以用于连续控制平台的推进系统，可以提供必要的力量。
EPT技术的实施，为工业控制系统和设备提供了更高灵活性、更高的可靠性和测量精度。
未来，EPT的应用领域将被扩大，技术性能更优异的EPT系统将深入到更多的工业和商用控制应用中。
电液比例控制技术
电子液压系统是全自动化学科中的一个组成部分。精据控制、警报等信息可以以一种简洁的方式，通过现场总线从电子液压系统传送到集中控制系统，或从集中控制系统传送到电子液压系统。1.开关阀技术开关系统使用机械可调式(手调式)压力阀、流量阀，压力继电器，行程开关等器件。其电信号的处理，由继电器技术或可编程控制器实现。在开关型电液系统中，方向的变换，液压参数压力与流量的变化，通过电磁信号实现，这是一种传统的，多数为突变式的变化。伴随发生的是换向冲击和压力峰值，经常导致器件的提前磨损、损坏。过渡过程特性，例如加速过程与减速过程，主要是通过昂贵的机械凸轮曲线来实现控制。2.比例阀技术模拟式开环控制系统，使用各种比例阀和配套的电子放大器。压力、流量和方向的设定值由模拟电信号（电压）预先给出，过渡过程特性通过斜坡函数设置。预置设定值的调用，由机器控制，现今，一般配置了可编程控制器。用这种技术，实现了各种高要求问题的解决，特别是加速过程与减速过程的控制。比例阀一般作为控制元件，运行于开环控制系统。其重要的特征是开环的工作过程，即在各个步骤（环节）与构件之间，没有回答（响应）和校正器件。输出信号与输入信号之间的关系，由系统中各个元件的传递特性得出。这里如果出现了误差，则输出信号将受到其牵制。这种误差由油液泄漏，油液的压缩性，摩擦，零点漂移，线性误差，磨损等引起。在速度控制中，最重要的干扰量就是加在液压缸/液压马达上负载的波动，这可通过压力补偿器来调节节流阀阀口的压力差，而部分地加予补偿。3.闭环比例阀控制技术
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1@@@1把使用电液比例控制元件（比例阀比例放大器比例控制泵）的液压系统称为电液比例控制技术；比比例控制技术是实现元件或系统的被控制量-输出与控制量（输入或指令力）之间线性关系的技术手段。
依靠这一手段要保证输入量的大小按确定的比例随着输入量的变化而变化。
@@@2比例技术与伺服技术的比较：控制元件的应用范围不同控制元件采用的驱动装置不同控制元件的性能参数不同应用侧重点不同阀芯结构及加工精度不同中位机能不同阀的额定压降不同
@@@发展史：67年-70年代初：67年瑞士公司生产KL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法专利标志比例阀诞生。
特点：仅仅将新型的电机械转换器-比例电磁铁用于工业液压阀，以代替开关电磁铁或调节手柄；
75-80年采用各种内部反馈原理的比例元件相继问世，耐高压比例电磁铁和比例放大器技术已成熟，
70年代后期比例变量泵和比例执行器相继出现。
80年代：采用压力流量位移反馈和动压反馈及校正手段是阀的稳态精度动态响应和稳定性都进一步提高；比例技术与插装阀技术结合产生比例插装阀；
90-现在推出了私服比例阀；计算机技术与比例元件相结合开发出了数字式比例元件和数字式比例系统。
2@3半桥构成的基本原则：两个液阻中至少有一个是可变液阻液压半桥可以是并联的液压半桥可有时多级的可变液阻的变化必须受到先导控制信号的控制从两个液阻之间引出先导半桥的输出控制信号
3@4比例电磁铁是电液比例控制元件的电-机械转换元件，功能是将比例控制放大器输出的电信号转换成力或位移。
对比例电磁铁的要求：水平的位移力特性稳态电流-力特性具有良好的线性，死区及滞环小响应快，频带足够宽
3@5比例电磁铁在整个行程内分为三个区吸合区-加限位片消除工作区-具有水平的位移力特性空行程区-有时需要
3@6衔铁与导套之间的摩擦力影响电磁铁滞环的大小，可以采用在电信号里叠加一定频率的交流信号作为颤振信号，从而降低滞环的影响。
叠加颤振信号的原则：波形采用正弦波和三角波，也可以采用矩形波最大幅值以可以消除滞环，系统不出现颤振为原则颤振信号的频率要远大于比例阀的最大频宽8~10倍为宜
3@7三种比例电磁铁的区别：1结构不同：力控型直接输出力，工作行程短，可直接或通过传力弹簧与阀芯相连；行程型是在力控型的基础上，将弹簧布置在阀芯的另一侧得到的，此弹簧是位移力转换元件，工作行程大；位置型的位置通过位移传感器检测，与放大器一起构成位置反馈系统就形成了位置调节型比例电磁铁。
2 应用范围不同力控型通常应用于比例阀的先导控制级，或比例压力阀中，用于产生阀芯上的指令力；行程型由于工作形成较大，用于控制阀开口度，如比例节流阀，比例流量阀，和比例方向阀，其行程与比例阀阀的开口相对应;位置型多用于控制精度要求高的比例阀中 3 输入输出线性对应关系不同：力控型与输入电信号-电流成比例的是衔铁的吸力行程型输入电信号-电流成比例的是阀芯的位移位置型输入电信号-电压成比例的是衔铁的行程
4@8比例放大器是电液比例控制阀和电液比例泵的控制和驱动装置，能够根据比例阀和比例泵的控制要求，对控制电信号进行处理运算和放大：：：
比例放大器的基本控制电路包括：稳压电源电路信号发生电路信号处理电路功率放大电路反馈监测与处理电路逻辑控制电路：
比例调节器可以作为闭环控制系统的开环增益的调节环节：
积分调节器具有延缓积累和记忆功能：
为了减小滞环的影响，放大器的输出电流应含有一定频率及幅值的颤振信号：
5@9常见溢流阀的基本功能：溢流定压安全保护背压作用远程调压及卸荷
5@10三通比二通的优点：三通减压阀为负载提供了一个溢流通道既有减压功能又有溢流功能，而二通加压阀只有减压功能没有溢流功能，当出现反向高压时会导致系统设备损坏
6@11当输入信号一定时，将两个节流通道并联，实现倍增流量！
7@12方向阀流量与方向如何控制：在电液比例方向控制阀中，与输入信号成比例的是阀芯的位移，或输出流量。
通过阀芯的位移来改变发口开启的大小从而控制流量的大小；在电液比例方向阀中，输出量随着电信号的正负变化而改变运动方向，带有双比例电磁铁结构的比例方向阀先由比例放大器中的机型判断电路选通不同的控制通道去控制相应的比例电磁铁，以此来连通不同的油口，实现流量方向的切换，带有单个比例电磁铁结构的比例方向阀则是在比例放大器通电时，先将主阀芯推到行程中点，与信号的中位值相对应，然后根据信号偏离信号中点的情况来连通不同的油口切换油路！
7@13 比例节流阀与比例方向阀两者额定流量的区别：前者指阀口压差恒定条件下最大输出电信号对应的流量；后者指阀压降为1Mpa且输入电信号达到100%时所输出的流量。
区别在于前者阀口压差可变，同一阀，只要改变压差就可以获得不同的流量，而后者规定压降为1Mpa，同一通径的阀只有改变阀口的面积梯度才可获得不同的额定流量
A设计步骤：1明确产品生产过程和工艺对带你也比例控制系统的要求2明确主机的结构特点，布置方式和控制要求3确定待电液比例控制系统的工况和特点4估算各执行元件的运动和动力参数5拟定系统方案，元件选型，绘制电液比例控制系统原理图，决定控制方案6建立系统数学模型计算系统数学模型中的重要参数7系统动态和静态性能校核8绘制系统的装配图和非外购件的零件图
B 如何实现输入电信号与输出流量成比例：给比例电磁铁输入一定的电流i，产生与之成比例的电磁忒推力，先导阀芯向下运动至开口最大，控制油路接通，主阀芯左腔压力大于右腔压力，产生向右的位移，主油路接通，经流量传感器流到负载，流量传感器检测到主流量，并将之转换成与之成比例的位移，在转换为反馈弹簧力F，F与电磁铁指令力相平衡，并通过两者关系调节先导阀口的开度与主阀芯的位移，当此反馈力与比例电磁铁的输出力相平衡时，输出稳定流量。
负载增加》主阀芯3压降减小，左移》负载流量减小》流量传感器向下运动》弹簧力减小。
由于电磁铁力不变，所以先导阀芯向下运动》可变节流口变大》先导级输出的控制压力减低，开口增大，有使负载流量加大的趋势，以此调节流量不变！
C 平衡阀：根据流入执行机构的流量，控制输出执行机构的流量让执行机构的速度可调
定差减压阀：获得稳定的压差梭阀：检测到方向阀AB两腔中较高的压力，引到压力补偿器的弹簧腔溢流阀：稳压作用
D。