电液伺服控制系统(含实验内容)教学大纲
电液伺服控制实验课程介绍
电液伺服控制实验课程介绍1教学单位名称：机械科学与工程学院2 .实验中心名称：液压基础实验中心3 .课程名称：电液伺服控制4,课程代码：4124155,课程类别：专业课6 .课程性质：选修7 .课程学时：28学时，其中含实验4学时8 ,课程学分：1.59,面向专业：机械工程10 .实验课程的教学任务、要求和教学目的电液伺服控制系统实验课的开设是为了使学生将课堂上较为抽象的理论内容，如位置反馈、速度反馈、力反馈等各种闭环控制形式，伺服阀静态特性、动态特性等控制元件特性，阀控液压缸的频率响应特性、外特性等控制回路特性等，通过实物的形式获取直观概念。
要求学生能够识别电液伺服系统中主要控制和执行元件，根据控制要求用给定的液压元件和管路搭建控制回路，根据反馈形式合理安置和连接传感器，用计算机对伺服系统进行控制和实时数据采集。
其目的是使学生通过实验课熟悉基本的电液伺服系统的基本构成、使用及连接方式；熟悉各类实验的基本操作；培养制定、实施实验方案，实脸数据处理、分析，实验报告撰写等基本的科学研究能力。
通过实验课能够将抽象的控制理论与实际的系统输入输出规律、现象进行对照，反过来促进学生对控制理论的深入理解并思考导致理论与实际之间存在差异的因素，对学生工作后独立进行系统设计具有重要的指导意义。
11 .学生应掌握的实验技术及实验能力(1)掌握液压传动、液压伺服系统中常用元件的工作原理，能够利用所知的液压元件组成简单的液压传动、液压伺服系统；(2)了解液压的组成及液压元件、管路的连接形式，可以使用快速接头、焊接接头等进行管路连接；(3)了解液压伺服系统闭环的构成方式及电控系统的连接形式，可以按照系统原理图自行组装一套液压伺服系统；(4)了解计算机控制指令的输出方法及数据采集方法，可以进行简单的计算机控制程序编写并利用计算机读取实验数据；(5)掌握实验数据的处理和分析方法，能够根据采集数据分析液压伺服系统的控制特性。
电液伺服控制系统(含实验内容)教学大纲
《电液伺服控制系统》（含实验内容）教学大纲课程编码：08241068课程名称：电液伺服控制系统英文名称：electro-hydraulic servo control system开课学期：1学时/学分：30 （其中实验学时：4 ）课程类型：专业课开课专业：机械电子工程专业本科生选用教材：《液压伺服控制系统》王春行主编主要参考书：执笔人：刘昕晖一、课程性质、目的与任务本课程为机械电子工程专业本科生专业选修课。
通过对本课程的学习使学生了解液压伺服控制的基本理论、液压伺服控制元件和液压伺服控制系统等知识，了解液压伺服控制元件和系统的作用原理、特性分析及设计计算等。
二、教学基本要求1．了解电液伺服系统的基本概念2．了解液压伺服控制的基本理论、基本方法。
3．了解液压伺服控制元件和液压伺服控制系统组成和基本原理。
4．了解液压伺服控制元件和系统的特性分析及初步设计计算方法。
三、各章节内容及学时分配第一章液压伺服控制系统概述（2学时）本章介绍液压伺服控制系统的工作原理、组成、分类、优缺点和应用。
通过本章的学习，可以对液压伺服控制系统有一个大致的了解。
1．1 液压伺服控制系统的工作原理和组成一、液压伺服控制系统的工作原理二、液压伺服控制系统举例三、液压伺服控制系统的组成1．2 液压伺服控制系统的分类一、按输入信号的变化规律分类二、按系统输出量的名称分类三、按驱动装置的控制方式和控制元件的类型分类四、按信号传递介质的形式分类五、按液压动力机构是否对称分类1．3 液压伺服控制系统的优缺点一、液压伺服控制系统的优点二、液压伺服控制系统的缺点1．4 液压伺服控制系统的发展和应用概况第二章液压放大元件（4学时）液压放大元件是液压伺服系统中的一种主要控制元件，它们的性能直接影响到液压伺服系统购工作品质，因此必须对它们的特性及设计淮则进行研究。
液压放大元件可以是液压伺服阀或伺服变量泵。
本章只讨论液压伺服阀，包括滑阀、喷嘴挡板阀和射流管阀。
伺服 教学大纲
伺服教学大纲伺服教学大纲伺服技术是现代工业领域中不可或缺的一项技术，它广泛应用于机械制造、自动化控制、机器人等领域。
为了培养具备伺服技术应用能力的专业人才，制定一份完善的伺服教学大纲是非常重要的。
一、课程简介伺服教学大纲的第一部分应该是课程简介。
这部分主要介绍课程的目的、重要性以及学习该课程的前提知识。
伺服技术是一门综合性很强的学科，学习者需要具备一定的电子技术、机械制造和控制理论基础。
二、教学目标接下来，教学大纲应该明确教学目标。
伺服技术的教学目标可以分为知识目标、技能目标和能力目标。
知识目标包括学习伺服系统的基本原理、掌握伺服系统的组成部分以及了解伺服系统的常见故障和维修方法。
技能目标包括能够使用伺服系统进行运动控制、能够进行伺服系统的参数调试和优化。
能力目标包括能够独立设计和实现伺服系统，能够解决伺服系统在实际应用中遇到的问题。
三、教学内容教学大纲的核心部分是教学内容。
伺服教学大纲应该包括以下几个方面的内容：1. 伺服系统基础知识：包括伺服系统的定义、分类、组成部分、工作原理等。
学习者需要了解伺服系统的基本概念和基本原理。
2. 伺服系统的参数调试与优化：包括伺服系统的参数设置、调试方法和技巧。
学习者需要学会根据实际应用需求对伺服系统进行参数调试和优化。
3. 伺服系统的故障诊断与维修：包括伺服系统常见故障的诊断方法和维修技巧。
学习者需要学会分析和解决伺服系统故障。
4. 伺服系统的应用案例：通过实际案例的学习，帮助学习者理解伺服系统在不同领域的应用。
案例可以包括机械制造、自动化控制、机器人等领域。
四、教学方法教学大纲还应该明确教学方法。
伺服技术是一门实践性很强的学科，因此，教学方法应该注重实践能力的培养。
可以采用理论教学与实践操作相结合的方式，通过课堂讲解、实验操作、案例分析等方式提高学习者的实践能力。
五、教学评价最后，教学大纲应该明确教学评价的方式和标准。
伺服技术是一门技术性很强的学科，因此，教学评价应该注重学生的实际能力。
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
18
6.3 电液比例电控技术
第6章 电液伺服控制系统
19
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
电液伺服比例控制实训系统技术方案(纯方案,6页)
DLYY-DH401 电液伺服比例控制专业测试实验台是应部分高校、科研机构、科技创新企业的要求根据国家标准《电液伺服阀试验方法》规范要求和《液压气动传动》通用教材设计而成。
该试验台可以完成对液压传动中的电液伺服控制系统和电液比例控制系统的实验教学及课题研究任务。
也可以完成相关液压企业新型电液伺服比例系统出厂测试。
电液伺服比例控制方式是液压传动系统中应用越来越广的新技术，对于高等院校，此系统能够模拟工业中所使用的伺服阀/比例阀的工况，让学生接触工业实际生产应用中的液压控制技术，能够完成液压传动课程的设计性、创造性、综合性实验，了解电液伺服/比例位置和力控制系统的组成、工作原理和校正方法，了解电液比例阀/伺服阀的控制特性，掌握控制系统动态分析原理和时域参数的测试方法，深入理解数字 PID 控制器结构参数对系统动态性能的影响，是液压学科中的学者、专家、工程技术人员的得力助手。
该设备主要有以下特点：1. 可满足学校实验要求2. 符合实际应用需要的基础和教学培训系统3. 设备结构坚固稳定性好4. 低噪音运行5. 系统配置优化合理，安全性高6. 布局清晰而耐人寻味的设计7. 钢架结构、平台式实验台、基础稳定，刚度大，无变形，无振动。
8. 液压泵站采用内置式低噪音齿轮泵；配高精度滤油器，提供恒压源，恒流源。
9. 伺服阀和比例阀采用品牌工业元件，采用工业化设计，使用整体。
10. 采用触摸屏，带高速运算功能的 PLC 模块。
11. 采用 PID 控制模块，能够是传动系统达到快、准、稳的效果12. 实验台运行可靠、安全。
它由航空铝合金和工业型钢组合而成,由液压系统、实验台面、操控模组三部分组成。
外观设计美观大方。
同时配备喷塑钣金材料做成的橱柜，橱柜分为左右两组，各自有独立的锁闭系统。
可方便各元件的存储。
四个脚轮以便于移动和安装。
该数据采集系统可以同时对液压回路进行压力、位移、等参数进行测量，并通过对应接口上传至人机界面动态显示。
伺服控制应用技术教学大纲
伺服控制应用技术教学大纲伺服控制应用技术教学大纲伺服控制是现代工业自动化领域中一项重要的技术，广泛应用于机械、电子、航空航天等行业。
为了提高学生对伺服控制的理解和应用能力，制定一份全面而系统的伺服控制应用技术教学大纲是非常必要的。
本文将从教学大纲的编制原则、内容设置以及教学方法等方面，探讨如何设计一份优秀的伺服控制应用技术教学大纲。
一、教学大纲的编制原则1. 系统性原则：教学大纲应该具有系统性，从基础知识到高级应用逐步展开，使学生能够系统地学习和掌握伺服控制的相关知识。
2. 实用性原则：教学大纲应该注重培养学生的实际应用能力，将理论知识与实际操作相结合，让学生能够灵活运用所学知识解决实际问题。
3. 适应性原则：教学大纲应该根据学生的学习能力和实际需求进行设计，既要考虑到学生的学习兴趣和能力，又要符合行业的发展趋势和用人需求。
二、教学大纲的内容设置1. 基础知识：教学大纲应该包括伺服控制的基本原理、系统结构和常用术语等基础知识。
学生通过学习这些基础知识，能够对伺服控制有一个全面的了解。
2. 控制算法：教学大纲应该介绍伺服控制中常用的控制算法，如比例控制、积分控制、微分控制以及PID控制等。
学生通过学习这些算法，能够了解不同算法的特点和适用范围。
3. 伺服系统设计：教学大纲应该涵盖伺服系统的设计方法和步骤，包括系统建模、参数调节和性能评估等。
学生通过学习这些内容，能够掌握伺服系统的设计技巧和方法。
4. 应用案例：教学大纲应该引入一些实际应用案例，如机械手臂控制、飞行器导航等，让学生能够将所学知识应用到实际问题中，提高解决问题的能力。
三、教学方法1. 理论讲解：教师通过课堂讲解，向学生介绍伺服控制的基本原理和相关知识。
教师应该注重与学生的互动，解答学生的问题，帮助学生理解和掌握知识。
2. 实验操作：通过实验操作，学生能够亲自动手操控伺服系统，实践所学知识。
教师应该引导学生进行实验设计和数据分析，培养学生的实际操作能力。
电液位置伺服控制系统实验
减小Ki
正常参数
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
Kd1变大为35
Kd1变大，ωc=2.1<2.78， ωh=17.1>14.8 ，Kg=21.8>19.1
减小Kd1
正常参数
Kd1减小为20
Kd1变小，ωc=3.45>2.78， ωh=12.9<14.8 ，Kg=16.8<19.1
2）阀控缸微分方程
负载流量线性化方程 流量连续性方程
忽略阀腔和管道总容积，油液的压缩性影响忽略
液压缸活塞的动力学平衡方程
3）缸输出位移对伺服阀输入电信号的传递函数 或写成：
2 伪微分反馈控制算法
对输出信号C 微分的积分仍是C，这就说明没有必要对C 进行微分
2
微分反馈控制方框图
伪微分反馈控制方框图
增大Kd2
正常参数
Kd2变大为3.3
Kd2变大，ωc=2.78不变， ωh=14.8不变，Kg=20.4>19.1
减小Kd2
正常参数
Kd2减小为0.6
Kd2变小，ωc=2.95基本不变， ωh=14.8不变，Kg=7.51<19.1
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
为能量输出单元在线 性范围内的最大值
为输入信号在线性范 围内的最大值
2
系统开环传递函数
代入系数得到
正常参数时的ωc=2.78， ωh=14.8，Kg=19.1
增大Ki
正常参数
Ki变大为120
Ki变大，ωc=4.39>2.78， ωh=14.8不变，Kg=15<19.1
电液伺服控制课程设计
电液伺服控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解电液伺服系统的基本原理，掌握其主要组成部分及功能；2. 掌握电液伺服系统的数学模型，了解其动态特性和稳态特性；3. 学会分析电液伺服系统的性能指标，了解影响性能的主要因素；4. 掌握电液伺服系统的控制策略，了解不同控制算法的优缺点。
技能目标：1. 能够运用所学知识对电液伺服系统进行数学建模；2. 能够设计简单的电液伺服控制系统，并进行性能分析；3. 能够运用仿真软件对电液伺服系统进行仿真实验，验证控制策略的有效性；4. 能够对实际电液伺服系统进行调试和优化，提高系统性能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电液伺服控制系统及其应用的兴趣，激发创新意识；2. 培养学生严谨的科学态度，注重理论与实践相结合；3. 培养学生团队协作精神，提高沟通与交流能力；4. 增强学生对我国液压事业的认同感，树立为国家和民族工业发展贡献力量的信念。
课程性质：本课程为专业技术课程，以理论教学与实践操作相结合的方式展开。
学生特点：学生具备一定的电工电子基础，具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求：注重理论联系实际，强化实践教学，提高学生的实际操作能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便在教学过程中进行有效评估和调整。
二、教学内容1. 电液伺服系统原理及组成部分- 液压基础知识回顾- 电液伺服系统的定义、分类及应用- 主要组成部分（液压泵、液压缸、伺服阀、传感器等）及其功能2. 电液伺服系统的数学建模- 系统的动态方程建立- 系统的稳态方程建立- 模型参数的识别与验证3. 电液伺服系统性能分析- 系统稳定性分析- 系统快速性分析- 系统精确性分析4. 电液伺服控制策略- 常用控制算法（PID控制、模糊控制、自适应控制等）- 控制算法的优缺点分析- 控制策略的设计与优化5. 电液伺服系统仿真与实验- 仿真软件的使用方法- 搭建仿真模型与实验平台- 仿真与实验结果的对比分析6. 电液伺服系统调试与优化- 系统调试方法与技巧- 常见故障分析与处理- 系统性能优化方案教学内容安排与进度：根据课程目标和教材章节，分阶段进行教学，确保内容的系统性和连贯性。
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《电液伺服控制系统》（含实验内容）教学大纲
课程编码：08241068
课程名称：电液伺服控制系统
英文名称：electro-hydraulic servo control system
开课学期：1
学时/学分：30 （其中实验学时：4 ）
课程类型：专业课
开课专业：机械电子工程专业本科生
选用教材：《液压伺服控制系统》王春行主编
主要参考书：
执笔人：刘昕晖
一、课程性质、目的与任务
本课程为机械电子工程专业本科生专业选修课。
通过对本课程的学习使学生了解液压伺服控制的基本理论、液压伺服控制元件和液压伺服控制系统等知识，了解液压伺服控制元件和系统的作用原理、特性分析及设计计算等。
二、教学基本要求
1．了解电液伺服系统的基本概念
2．了解液压伺服控制的基本理论、基本方法。
3．了解液压伺服控制元件和液压伺服控制系统组成和基本原理。
4．了解液压伺服控制元件和系统的特性分析及初步设计计算方法。
三、各章节内容及学时分配
第一章液压伺服控制系统概述（2学时）
本章介绍液压伺服控制系统的工作原理、组成、分类、优缺点和应用。
通过本章的学习，可以对液压伺服控制系统有一个大致的了解。
1．1 液压伺服控制系统的工作原理和组成
一、液压伺服控制系统的工作原理
二、液压伺服控制系统举例
三、液压伺服控制系统的组成
1．2 液压伺服控制系统的分类
一、按输入信号的变化规律分类
二、按系统输出量的名称分类
三、按驱动装置的控制方式和控制元件的类型分类
四、按信号传递介质的形式分类
五、按液压动力机构是否对称分类
1．3 液压伺服控制系统的优缺点
一、液压伺服控制系统的优点
二、液压伺服控制系统的缺点
1．4 液压伺服控制系统的发展和应用概况
第二章液压放大元件（4学时）
液压放大元件是液压伺服系统中的一种主要控制元件，它们的性能直接影响到液压伺服系统购工作品质，因此必须对它们的特性及设计淮则进行研究。
液压放大元件可以是液压伺服阀或伺服变量泵。
本章只讨论液压伺服阀，包括滑阀、喷嘴挡板阀和射流管阀。
首先研究恒压源情况然后研究恒流源情况，以恒压源情况为主。
2．1圆柱滑阀的结构形式
2．2滑阀静态特性的一般分析
一、滑阀压力一流量方程的一般表达式
二、滑园的静态特性曲线
三、阀的线性化分析和阀的系数
2．3 零开口四边滑阀的静态特性
一、理想零开口四边滑阀的静态特性
二、实际零开口四边滑阀的零区特性
2．4 正开口四边滑阀的静态特性
2．5 双边滑阀的静态特性
2．6 滑阀受力分析
2．7 滑阀的功率输出及效率
2．8 喷嘴挡板阀的分析
一、单喷嘴挡板阀的静态特性
二、双喷嘴挡板阀的静态特性
三、、作用在挡板上的液动力
2．9射流管阀简介
第三章液压动力元件（8学时）
在液压伺服系统中，液压动力元件是一个关键性的部件，它直接影响到系统的动、静态品质。
本章将建立几种基本的液压动力元件的传递函数，分析它们的动态特性和主要的性能参数，讨论动力元件与负载的匹配。
3．1 阀控液压马达
一、基本方程与方块图
二、传递函数与传递函数的简化
三、动态特性分析
3．2 四通阀控制对称液压缸
一、基本方程
二、传递函数
3．3 三通阀控制差动液压缸
一、基本方程
二、传递函数
3．4 泵控液压马达
一、基本方程
二、传递函数
3．5 结构柔度的影响
一、液压执行元件与负载间结构柔度的影响
二、同时考虑缸体固定结构柔度的影响
3．6 液压动力元件与负载的匹配
一、负载特性
二、液压执行元件等效负载的计算
第四章机液伺服系统（4学时）
本章主要对机液位置伺服系统的动、静态特性进行分析，通过分析找出系统参数和主要性能指标间的关系，作为工程设计方法的基础。
4．1 机液位置伺服系统
一、系统组成及方块图
二、系统稳定性分析
三、系统响应特性分析
四、系统稳态误差分析
4．2 液压转矩放大器
一、结构原理
二、液压转矩放大器的静动态特性分析
三、步进液压缸
4．3 机液速度调节系统
一、调节系统的组成及工作原理
二、基本方程及方块图
三、动态特性分析
4．4 机液伺服系统的校正
一、液压机械校正网络
二、采用相位超前校正的机液伺服系统
三、动压反馈装置
第五章电液伺服阀（6学时）
电液伺服阀是电液伺服系统的核心。
本章主要讨论最常用的位置力反馈式两级电液伺服阀的基本方程、传递函数、方块图、特性分析及设计要点。
5．1 电液伺服阀的构成及分类
一、电液伺服阀的构成
二、电液伺服阀的分类
5．2 力矩马达
一、电一机械转换元件种类及要求
二、永磁动铁式力矩马达
三、永磁动圈式力马达
5．3 力反馈二级电液伺服阀
一、工作原理
二、基本方程及方块图
三、伺服阀的稳定性分析
5．4 直接反馈二级滑阀式电液伺服阀
一、结构原理
二、直接位置反馈滑阀式电液伺服阀方块图
三、传递函数
第六章.电液伺服控制系统（6学时）：
了解电液伺服控制系统的类型，电液位置伺服控制系统的组成及各种特性以及校正方法。
一、电液伺服系统的类型
二、电液位置伺服系统
三、电液速度伺服系统
四、电液力伺服系统
四、实验：
1.实验目的与任务
本门课程内容包括液压伺服控制的基本理论、液压伺服控制元件和液压伺服控制系统等，还讲述液压伺服控制元件和系统的工作原理、特性分析及设计计算等。
通过本门课程的学习使学生基本掌握液压伺服系统的组成、工作原理、设计过程等。
实验课的目的是使学生能够运用所学知识，组成各种伺服控制回路，接受实验基本技能的训练，使学生具有独立完成回路设计的能力，培养学生理论联系实际、分析问题、解决问题与实际动手的能力。
2.实验教学基本要求
1）了解电液伺服阀的性能参数。
2）掌握伺服阀闭环控制油缸位移的原理及工作过程。
3）了解伺服阀控制油缸对各种典型输入信号的响应。
3.实验教材或指导书
学校编电液伺服控制实验指导书
五、考核方式：
考查。
采取开卷考核的形式；平时成绩占20％－30％，考试成绩占70％－80％。
六、备注：。