电液比例控制技术
电液比例控制技术
电液比例方向流量复合阀
是否带 带电反馈的电液比例阀 位移闭 环控制 不带电反馈的电液比例阀
滑阀式 阀芯 结构 锥阀式
类型 插装阀式
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电液控制技术-电液比例控制技术
电液比例阀
二、电液比例阀的基本类型与组成
电液比例阀通常由E-M(电－机械)转换器、 液压放大器（液压先导阀和功率放大级主阀） 与检测反馈元件三部分组成。
电液控制技术-电液比例控制技术
概述
由于电液伺服器件的制造精度要求很高，价格昂 贵、功率损失（阀压降）较大，特别是对油液污染十 分敏感，系统的使用维护非常苛刻，使伺服技术难以 为更广泛的工业应用所接受。
在此背景下，发展了电液比例控制技术。采用电 液比例控制技术的系统具有价廉、节能、抗油污染能 力强、工作可靠、维护方便、适应大功率控制的特点， 且其响应速度和控制精度也能满足一般工业控制系统 的要求。
磁力对弹簧预压缩，预压缩 控制单元的电控器，构成对动铁位移的
量则决定了溢流压力。
闭环控制，使弹簧得到与输入信号成比
6
例的精确压缩量。
电液控制技术-电液比例控制技术
电液比例阀
三、电液比例压力阀
2、先导式比例溢流阀
1－位移传感器；2－行程控制型比例电磁铁； 3－阀体； 4－弹簧； 5－先导锥阀芯；
6－先导阀座；7－主阀芯；8－节流螺塞； 9－主阀弹簧；10－主阀座（阀套）
流量、位移内反馈和动压反馈及电校正等手段，比例 阀的稳态精度、动态特性和稳定性都有了进一步的提 高；
Ⅳ 推出了电液伺服比例阀；计算机技术与比例元
2
件相结合。
电液控制技术-电液比例控制技术
一、概述
电液比例阀
项目
类别
比例阀
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。
电液控制技术概述及应用
电液控制技术概述及应用机自11级4班（机电112）XX摘要：电液控制系统是以电液伺服阀、电液比例阀或数字控制阀为电液控制元件的阀控液压系统，和以电液伺服或比例变量泵为动力元件的泵控液压系统。
本文主要以电液控制元件对电液技术发展和应用作探讨。
关键词：电液控制技术，电液比例控制技术，电液伺服技术，电液控制元件前言：电液控制技术是高新科技不可或缺的组成部分[1],电液控制技术广泛运用于军事与工业领域，工业是国民经济的重要支柱，电液控制技术的发展必将助推国民经济的稳固发展。
1电液控制技术概述电液控制技术是液压技术的一个重要分支，主要表现为电液伺服控制技术和电液比例控制技术。
液压控制技术的快速发展始于18世纪欧洲工业革命时期，在此期间，包括液压阀在内的多种液压机械装置得到很好的开发和利用。
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[2]。
第二次世界大战期间及战后，电液技术的发展加快，主要是为了满足军事装备的需求。
到了20世纪50～60 年代，电液元件和技术达到了发展的高峰期，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。
50至60年代早期，电液控制技术在非军事工业中得到了越来越多的应用，最主要的是机床工业，其次是工程机械。
在以后几十年中，电液控制技术的工业应用又进一步扩展到工业机器人控制、塑料加工、地质和矿藏探测、燃气或蒸汽涡轮控制及可移动设备的自动化等领域。
70年代，随着集成电路的问世及其后微处理器的诞生，基于集成电路的控制电子器件和装置广泛应用于电液控制技术领域[3]。
1.1电液伺服技术电液伺服系统是电液控制技术最早出现的一种应用形式，从其机构上来说，就是指以电液伺服阀（或伺服变量泵）作为电液转换和放大元件实现某种控制规律的系统[4]。
20世纪初控制理论及其应用的飞速发展，使古典控制理论走向成熟，为电液伺服控制技术的出现与发展提供了理论基础与技术支持[5]。
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目录
CONTENTS
• 电液比例技术概述 • 电液比例元件 • 电液比例系统 • 电液比例技术的发展趋势 • 电液比例技术的应用实例
REPORT
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ANALYSIS
SUMMAR Y
01
电液比例技术概述
应用领域
工业自动化
电液比例技术广泛应用于各种工业自动 化设备中，如注塑机、压机、液压机等
。
农业机械
在农业机械中，电液比例技术用于控 制拖拉机、收割机等的液压系统。
汽车工业
在汽车工业中，电液比例技术用于控 制发动机的燃油喷射、自动变速器等 。
军事领域
在军事领域中，电液比例技术用于控 制火炮、导弹等武器系统的液压系统 。
REPORT
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DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
02
电液比例元件
比例电磁铁
比例电磁铁是电液比例技术中的一种 重要元件，它能够将输入的电信号转 换为机械位移输出，从而实现电信号 对液压系统的控制。
比例电磁铁的输出位移与输入电流成 正比关系，因此其控制精度较高，响 应速度快，广泛应用于各种液压系统 中。
定义与特点
定义
电液比例技术是一种利用电信号控制 液压系统压力和流量的技术。
特点
具有快速响应、高精度控制、低能耗 等优点，广泛应用于工业自动化领域 。
工作原理
工作原理
通过比例电磁阀将电信号转换为液压信号，从而控制液压系统的压力和流量。
控制系统
通常采用闭环控制系统，通过传感器检测液压系统的状态，并将信号反馈给控 制器，控制器根据反馈信号调整比例电磁阀的输入电压或电流，以实现对液压 系统的精确控制。
电液控制
（压力和流量）和机械参数中间变量检 测反馈闭环，或动力执行单元输出参数 检测反馈闭环，来改善其稳态控制精度 和动态品质。 6)、信号处理单元：可采用模拟电子电路、 数字式微处理芯片或微型计算机来实现。 （数字式集成电路在精度、可靠性、稳 定性等项均占优势，其成本也越来越低 廉，故应用日益广泛）。
3、应用新近开发的双向极化式耐高压比例 电磁铁，发展了三通（P、A、O三个主通 油口）插装式比例阀，其插孔正在形成 标准。
4、力反馈比例元件可以配用多种控制输入 方式，不同的输入单元，具有统一的联 接尺寸。
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5、比例泵的恒压、恒流、压力流量复合等 多种功能控制块，多采用组合叠加方式， 便于在其泵上进行控制功能的增减组合。
传感器
液压执行机构 液压缸（直线） 液压马达（回转）
控制微处理机
电子环境 机械环境
控制放大电子单元
电－机械转换器
电液伺服 电液比例 控制单元
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§1－4 比例控制系统的构成分 类及特点
一、比例控制系统的构成与分类 １．构成
由电子放大及校正单元，电液比例 控制单元（含电机械转换器在内的比例 阀、电液比例变量泵和变量马达），动 力执行单元及动力源，工程负载及信号 检测反馈处理单元所组成，见图１－５。
开关阀
介质过滤度µ 阀内压力降 （M Pa)
滞环 %
重复精度% 频宽HZ 线圈功率w 中位死区 价格因子
3-10 7/21
25 0.5 ~ 2
1~3 0.5 20 ~ 200 0.05 ~ 5
无 3
1~3 0.5 1 ~ 30
10 ~ 24 有 1
25 0.25 ~ 0.5
25 0.25 ~ 0.5
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电液控制技术(1)及应用
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。
如果对于不带位移传感器的直动式比例方向阀，其滞环一 般为5-6%，重复精度2-3%。
比例方向阀-直动式
控制阀芯的结构：
图示，比例阀控制阀芯与普通方向阀 阀芯不同，它的薄刃型节流断面呈三 角形。用这种阀芯形式，可得到一条 渐增式流量特性曲线。
阀芯的三角控制棱边和阀套的控制棱
边，在阀芯移动过程中的任何位置上，
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
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 。
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。
电液比例控制技术
电液比例控制技术什么是比例控制？电子液压比例控制是指按电输入信号调制参数。
这是一种理想的液压系统与电子液压系统与电子系统的结合，可用于开环或闭环控制系统中，以实现对各种运动进行快速、稳定和精确的控制。
这类控制是现代新式机器及工厂所必须的。
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闭环调节技术使用闭环比例阀（伺服阀），连续检测实际值的传感器，和闭环电控器。
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这种控制系统的结构组成简单，系统的输出端与 输入端不存在反馈回路，系统的输出对系统的输入没 有影响没有自动纠偏能力、控制精度主要取决于关键 元件及系统的调整精度。但这种开环控制系统不存在 稳定性问题。
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闭环控制系统
方块图及组成
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比例阀分类：
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电液比例 控制系统优势与基本特点
电液控制的技术优势：电气和电子技术在信号的检测、放 大、处理和传输等方面比其他方式具有明显的优势， 特别是现代电子集成技术和计算机科学的发展，使得 这种优势更显突出。因此工程控制系统的指令及信号 处理单元和检测反馈单元几乎无一例外地采用了电子 器件。而在功率转换放大单元和执行部件方面，液压 元件则有更多的优越性。电液控制技术集合了电控与 液压的交叉技术优势。
按系统输入信号的方式分（1）手调输入式系统：以手调电位器输入，调节 电控制器，以调整其输出量，实现遥控系统。 （2）程序输入式系统：可 按时间或行程等物理量编程输入，实现程控系统。 （3）模拟输入式系统； 将生产工艺过程中的某参变量变换为直流电压模拟量，按设定规律连续输 入，实现自控系统。
按系统控制参数分（1）单参数控制系统：液压系统的基本工作参数是液流 的压力、流量等，通过控制一个液压参数，以实现对系统输出量的比例控 制。如采用电液比例压力阀控制系统压力。以实现对系统输出压力或力的 比例控制；用电液比例调速阀控制系统流量，以实现对系统输出速度的比 例控制等，都是单参数控制系统（2）多参数控制系统：如用电液比例方向 流量阀或复合阀、电液比例变量泵或马达等，既控制流量、方向、又控制 压力等多个参数，以实现对系统输出量的比例控制系统。
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原理：系统工作原理为反馈控制原理或偏差调节原理，
这种控制系统通过负反馈控制. 具有自动纠偏能力、可获得相当高的控制精度，但系统存
在稳定性问题。而且高精度和稳定性的要求是矛盾的
*有时为了提高性能：有时大闭环还套小闭环
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控制器 电控制器（又放大 器，放大板）在开环控制系统
中，用于驱动和控制比例控制元件,在闭环系统中除了 上述作用外，还要承担反馈检测放大和校正系统的控 制功能。因此控制器的功能直接影响系统的控制性能， 它的组成与比例电磁铁的型式相匹配，一般都具有控 制信号的生成、信号的处理、前置放大、功率放大、 测量放大、反馈校正、颤振信号及电源变换等基本组 成单元。它包括电位器、斜波发生器、阶跃函数发生 器、功率放大器、颤振信号发生器，或可编程序控制 器等，，一般生产比例阀的厂家供应相应的比例放大 器。通常有通用性。
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如车辆闭式全液压调速系统
.
C1
阀控 与泵 控体 系的 对应 关系
输入电
信号-输
出某种
液压量，
液压量
与Q、P
的特性
.
电液比例控制系统的性能要求
稳定性：指系统输出量偏离给定输入量的初始值随着 时间的增长逐渐趋于“0”的性质。稳定性是系统正常 工作的首要条件，因此系统不仅应是绝对稳定的，而 且应有一定的稳定裕度。电液比例控制系统作为开环 控制系统一般是有稳定性的，但作为闭环控制系统， 则应注意确保他的稳定性，并应适当处理好稳定性要 求与准确性之间的矛盾
电液比例 控制技术
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安排：
■17周 ■形式：授课+自学并完成主题报告(参考教学日
历） ■考试 ■参考书：液压控制系统设计-张利平 化学工业
出版社
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主要内容
1.技术概论 2.比例电磁铁 3.比例阀:比例压力阀\流量阀\方向流量阀 4比例系统-控制基本回路 5.典型开发：
■比例阀F413 ■比例.控制的变量泵 :C1、C4泵 ■比例系统:减振 ■超比例方向流量阀（F424） ■注塑机节能系统 ■装载机节能系统 ■观摩实验室
主要目的：通过学习原理、结构、特性 能够分析、设计、使用比例控制元件及系统
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1.技术概论
电液比例 控制系统的技术构成
基本液压系统
F、v、a T、ω、角加速度a
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开环控制系统组成
开环控制系统
方块图及组成
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原理、分类及特点
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原理：系统输入量为控制电量（电压或电流）经电
控器放大转换成相应的电流信号输入电机转换装置， 后者转换成与输入电流成比例的力、力矩或位移，使 液压阀的可动部分移动或摆动，并按比例输出具有一 定压力p、Q的液压油驱动执行元件，执行元件也将按 比例输出力、速度或转矩、角速度驱动负载.
电液比例控制的技术的基本特点：（1）可明显地简化 液压系统，实现复杂程序控制（2）引进微电子技术的 优势，利用电信号便于远距离控制，以及实现计算机 或总线检测与控制（3）电液控制的快速性是传统开关 阀控制无法达到的；（4）利用反馈，提高控制精度或 实现特定的控制目标；（5）便于机电一体化的实现。
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按电液比例 控制元件分：（1）阀控制系 统：采用电液比例压力阀，电液比例调 速阀、电液比例插装阀、电液比例方向 流量阀或复合阀、电液比例复合阀等控 制系统参数的系统。（2）、泵马达控制 系统：采用电液比例变量泵、马达等控 制系统参数的系统。
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按控制回路组成分：（1）开环控制系统（2）闭环控 制系统
准确性：指系统在自动调整过渡过程结束后，系统的 输出量与给定的输入量之间所存在的稳态偏差大小的 性质，或系统所具有的稳态精度高低的性质。总是希 望系统由一个稳态过度到另一个稳态，输出量尽可能 接近或复现给定的输入量，即希望得到高的稳态精度。 系统的稳态精度不仅取决于系统本身的结构，也取决 于给定输入信号和外扰动的变化规律。系统在实际工 作过程中总是存在稳态误差的，故力求减少稳态误差， 把稳态精度作为系统工作性能的重要指标。
比例阀由比例电磁铁、液压阀两部分组成。由于 比例电磁铁可以在不同的电流下得到不同的力（或行 程），因此可以无极地改变压力、流量、故比例电磁 铁是比例阀的关键元件。
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电液比例 控制系统的分类
按输出信号分（1）位置控制系统；（2）速度控制系统；（3）加速度控制 系统；（4）力控制系统；（5）压力控制系统