电液控制工程
电气工程中电液伺服系统的建模与控制
电气工程中电液伺服系统的建模与控制电液伺服系统在电气工程中扮演着重要的角色，它是将电力和液压技术相结合的一种控制系统。
本文将探讨电液伺服系统的建模与控制方法，旨在帮助读者深入了解该系统的原理和应用。
1. 引言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，它具有快速、精确以及大扭矩输出的特点，广泛应用于工业自动化领域。
该系统通常由液压执行机构、液压装置、电机、传感器以及控制器等组成。
2. 电液伺服系统的建模电液伺服系统的建模是理解系统行为和进行控制设计的重要基础。
一般来说，电液伺服系统的建模可以分为力平衡模型和压力平衡模型两种。
2.1 力平衡模型力平衡模型是基于力学平衡原理建立的，它通过分析液体在液压缸内的流动以及液压缸和负载之间的力平衡关系来描述系统行为。
该模型主要考虑了负载的机械特性以及阀门的开度对液体流量和压力的影响。
2.2 压力平衡模型压力平衡模型是基于流体的压力平衡原理建立的，它通过分析液体在液压缸内的流动以及阀门的开度对液体流量和压力的影响来描述系统行为。
该模型不考虑负载的机械特性，主要关注液体流动的特性以及阀门对压力的调节。
3. 电液伺服系统的控制电液伺服系统的控制主要包括位置控制、速度控制和力控制三种。
在控制设计中，通常使用比例积分微分（PID）控制器或模糊控制器来实现系统性能的改善。
3.1 位置控制位置控制是电液伺服系统中最常见的一种控制方式。
它通过控制液压缸的位置来实现对负载的准确控制。
在控制设计中，可以根据负载的特性选择适当的控制方法，如PID控制器或模糊控制器。
3.2 速度控制速度控制是电液伺服系统中实现对负载速度精确控制的一种方式。
在速度控制中，控制器通常根据传感器反馈的速度信号来调节液压缸的速度。
PID控制器常被用于速度控制中，通过调节比例、积分和微分参数来改善系统的响应性能。
3.3 力控制力控制是电液伺服系统中实现对负载施加特定力的控制方式。
在力控制中，控制器通常调节液压缸施加的力来满足特定的要求。
电液气控制工程实验平台的研究与构建
５ 液 压泵 ．
６９空气过滤器 、． ｕ． 溢流阀 气
１． 轴 ６卷
１． 滤器 Ｏ过
ｌ． 压缸 ４液
１． 液 伺 服 阀 ３气
ｌ． 材 ７带 １ ． 传 感 器 ８气
１． ５ 电机
图 １ 电 液控 制 实 验 台 液压 回路
用 ， 是 目前缺 乏相 应 的演 示 实验设 备 ， 但 帮助学 生理解 电液伺服 控制 工作原 理 ， 为此采 用气 液伺 服技术 ， 设计
和制造一 台电液控 制实验 台 ， 实 际教学 中得 到应用 ， 在 取得 了很 好 的教 学效 果 。
２ 电液控 制 实验 台原理
电液 控制 实验 台液 压 回路 如 图 １所 示 ， 是 一 种 它
关 键词 ： 液压 伺服 ； 气液伺服 阀 ； 带材 纠偏 中图分类 号 ：Ｈ１７ 文献标 识码 ： 文章 编号 ：０ ０４ ５ （０ ） ５０ ０ －２ Ｔ ３ Ｂ １ ０ －８ ８ ２ １ ０ －０ ９０ １
１ 前 言
稳 的 自动 控制 系统 。可 以 同时演 示 电液伺 服 、 液 伺 气
１油箱 ． ２单 向阀 ． ３ 液 压 溢 流 阀 ４、２ 压力 表 ． １． ７气泵 ． ８ 电机 ．
薄膜 、 材等 带 材 的卷 料 、 切 、 布 、 料 过 程 的 纠 箔 分 涂 收 编 。采用 电液气 控 制 纠 编 ， 度 高 、 敏 度 好 、 作方 精 灵 操 便、 运行 可靠 。与其 他类 型 的跑 偏 控 制 系 统 （ 比如光 电式 ） 比 ， 有 耗 能 少 、 本 低 、 应 速 度 快 、 积 相 具 成 响 体
液压 和气 动伺 服系 统 ， 液压 油源 、 将 液压泵 、 泵 、 液 气 气
电液比例控制系统的实验分析的毕业论文
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。
机电液控制技术学习报告
2014机电液控制技术学习报告授课教师：***谢雅旭1143021197 机制14班四川大学 | 制造科学与工程学院一、机电液控制技术的发展历史概述通过阅读教材和在知网上查阅相关的综述文章，我了解到，液压控制与传动技术的应用有着很长历史，甚至可以追溯到古代埃及时代的水钟，十九世纪初，随着油作为工作介质和通过电力驱动的控制阀的产生，机电液控制技术取得了重大的进展。
第二次世界大战期间及战后,由于军事需求的刺激，机电液控制技术的发展加快，出现了两级电液伺服阀、喷嘴挡板元件以及反馈装置等液压元件。
随后，电液伺服阀控制技术在航空航天上得到了广泛的应用，例如雷达驱动、导弹的飞行控制、飞机飞行控制系统稳定性的增强等。
在非军事工业上，机电液控制主要是应用于机床工业，例如仿形机床和早期数控机床；其次是工程机械，例如自动化采煤中广泛应用的液压支架。
在之后的几十年中,电液控制技术的应用范围又进一步扩展到了工业机器人控制、塑料加工、地质探测、可移动设备的自动化等领域。
60、70年代以来，比例阀以及电液比例控制技术的发明、基于集成电路的控制器件在电液控制系统中的应用使得机电液控制技术得到了更大的发展。
二、现代机电液控制系统中的核心技术机电液控制技术取得的发展，并不只得益于液压元件制造技术的提高，而是控制理论、微电子技术、计算机技术等多方面技术综合应用于机电液控制的缘故。
谈到控制理论，由于机电液系统的本质是非线性和不确定的，同时市场对机电液控制系统的性能要求也越来越高，传统的PID控制已不能很好的满足快速性和稳定性的双重要求。
现代控制技术的应用，例如：将执行器件的速度和加速度进行反馈的状态反馈控制；自动识别时变系统参数并相应地改变控制作用的自适应控制；能够变更控制器结构的变结构控制；不依赖于建立精确数学模型的模糊逻辑控制；以及模仿人类感官细胞和神经细胞工作的神经网络控制，在各方面改善或解决了传统控制理论难以解决的问题。
此外，计算机在液压系统中的应用使得系统的结构变得简单，省去了一些控制器件；同时也提高了信息处理的灵活性，并使得一些先进的控制理论得以实现，下文谈及的数字液压元件就是计算机技术和微电子技术在电液控制中的结合应用的产物。
工程机械电液控制系统
工程机械电液控制系统简介工程机械电液控制系统是指通过电气与液压相结合的方式，对工程机械进行控制和调节的系统。
该系统使用了电气控制和液压驱动，通过电液转换器进行信号的传递和执行器的控制，从而实现对工程机械的运动、位置、力量等参数的调节和控制。
本文将详细介绍工程机械电液控制系统的结构、工作原理以及应用领域。
结构工程机械电液控制系统主要由以下几个部分组成：1.电控部分：包括控制器、传感器、执行器等电气元件。
控制器负责接收和处理输入信号，通过传感器获取机械的运动状态和环境参数，然后通过执行器输出相应的控制信号，实现对机械的控制和调节。
2.液压部分：包括液压传动系统、液压执行元件等。
液压传动系统负责将电气信号转换成液压信号，通过液压执行元件控制机械的运动、位置、力量等参数。
3.电液转换器：用于将电气信号转换成液压信号，实现电气与液压的相互转换。
常用的电液转换器包括电磁阀、电液换向阀等。
4.连接件：用于连接电气元件和液压元件，实现信号和能量的传递。
工作原理工程机械电液控制系统的工作原理如下：1.电控部分接收输入信号，并经过处理后输出控制信号。
2.控制器通过传感器获取工程机械的运动状态和环境参数。
传感器将这些参数转换成电信号，并传输给控制器。
3.控制器根据输入信号和传感器的反馈信号，进行逻辑运算和控制计算，并生成相应的控制信号。
4.控制信号通过连接件传递给电液转换器，将电信号转换成液压信号。
5.液压部分接收液压信号，并经过液压传动系统的传递和液压执行元件的作用，控制和调节工程机械的运动、位置、力量等参数。
6.工程机械根据液压部分的控制信号，进行相应的动作和运动。
应用领域工程机械电液控制系统广泛应用于各个领域的工程机械中，如挖掘机、装载机、推土机、起重机等。
它们通过电气和液压的相互协作，实现了对机械的高效控制和操作。
在工程机械的挖掘方面，电液控制系统能够精确控制挖斗的位置、速度和力量，提高挖掘效率和准确性。
在装载方面，可以根据物料的不同特性，调节装载斗的位置和倾斜角度，实现高效的装载和卸载操作。
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 。
电液气控制工程3
滑阀的 静态特性即压 力－流量特性 ，是指稳态 情况下，阀的负载流量 qL、负载压力 pL和滑阀 芯位移 xv三者之间的关系： q L f ( p L , xV ) 它表示滑阀的工作能力和性能，对液压伺服系统 的静、动 态特性计算具 有重要意义
一、压力－流量方程的一般表达式
1 ρ
(p s + p L)
供油流量： q s C dA 2 1 ρ (ps - p L) + C dA1 1 ρ (p s + p L)
二、滑阀的静态特性曲线
滑阀的静态特性可以用静态特性曲线表达
阀的流量特性是指负载压降pL 等于常数时，负载流量与阀芯 之间的关系。
负载压降pL=0时的流量特性称 为空载流量特性，相应的曲线 称为空载流量特性曲线。
各桥臂的流量为 q1 = g1 p1 q2 =g 2 q3 = g 3 q4 =g 4 p2 p3 p4
这里 g i C dA i
2
,
g i称为节流口的 液导 , C d为阀节流口流量系数，
为液体密度， i为节流口开口面积，
g i随 i变化，是阀芯位移 xv的函数 , 其变化规律取决于节流口 的几何形状
q L K q xV K c p L , 三系数在确定系统的稳定性、响 应特性和稳态误差时非常重要。流量增益 K q直接影响 系统开环增益，因而对系统的稳定性、响应特性、稳 态误差有直接的影响；流量－压力系数 K c直接影响阀 控执行元件的阻尼比与速度刚度；压力增益 K p表示阀控 执行元件组合起动负 载的能力 。 最重要的工作点：原点（阀的性 能 参 数 K q 0, K c 0, K p 0）
将 p1 p3 代入 p 2 + p3 = ps 得 p1 + p 2 = ps 与 p1 -p2 = p L 联立解得 p1 = p2 = ps + p L 2 p s -p L
浅谈电液控制技术的研究现状与发展趋势
浅谈电液控制技术的研究现状与发展趋势摘要：液压控制系统是在液压传动系统和自动控制技术与理论控制的基础上发展起来的，它包括机械-液压控制系统，电气-液压控制系统和气动-液压控制系统等多种类型。
电液控制系统是电气-液压控制系统的简称，是指以电液伺服阀，电液比例阀或数字控制阀作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，它是液压控制中的主流系统。
关键词：液压控制自动控制研究现状发展趋势一、背景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。
二、相关技术电液伺服系统是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统。
最常见的有电液位置伺服系统、电液力（或力矩）控制系统。
液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中得到了广泛的应用,其相关技术如下：1.电液比例控制技术电液比例控制技术是适应开发一种可靠、价廉、控制精度和响应特性均能满足工程技术实际需要的电液控制技术的要求，从60 年代末迅速发展起来的[7] 。
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1．选择题 (9)
1）为了防止产生 , 液压泵安装得离油箱液面不能太高。
A.困油现象
B.气穴现象
C.液压冲击
D.泄漏
2）为了消除 , 齿轮泵的端盖上应开有卸荷槽。
A 困油现象
B 液压冲击
C 泄漏
D 气穴现象
3）若利用换向阀的中位机能卸荷, 应选择 。
A B C D
4）调速阀是由 和节流阀串联而成。
A 溢流阀
B 定差式减压阀
C 顺序阀
D 定压减压阀
5）柱塞缸的运动速度与缸筒内径大小的关系为 .。
A 成反比
B 成正比
C 没关系
D 不确定
6）液压系统中的液压缸属于（ ）。
A 动力元件
B 辅助元件
C 执行元件
D 控制元件
B A D B
C C
2．填空题（14）
1）流体传动中，流体的压力决定于 ，速度决定于 。
2）液压系统由以下四个部分组成 ， ，
和 。
3）液压传动的基本原理是： 。
4）单向阀分成两类 ， 。
5）液压泵从结构上主要有 ， ， 三大类。
6）流体在管道中流动时的能量损失有 ， 。
1）负载，流量
2）能源装置，执行装置，控制调节装置，辅助装置
3）巴斯卡原理
4）普通单向阀，液控单向阀
5）齿轮泵，柱塞泵，叶片泵 6）沿程压力损失，局部压力损失
3．设等径细长管的长度为l ：直径为d ：流经细长管的油液在压差的p ∆作用下克服沿程阻力流
动，其沿程阻力系数为：Re /64=λ，其中Re 为雷诺数，推导细长管的流量表达式（12）。
由沿程损失公式：2
2
V d l p ρλ=∆
已知沿程损失系数：Re
64=λ 而圆管的雷诺数为：ν
Vd =Re 所以：p l
d V ∆=ρν6422
流经细长管的流量为：p l d V d Q ∆==ρνππ12844
2
其中：ρ—油液的密度 ν—油液的运动黏度 p ∆—管道进出口压差
4．画出先导式溢流阀的原理简图，阐述其工作原理，推导其入口压力表达式，分析其稳压过程
（12）。
结构原理图如图所示。
簧力决定了主阀的启闭，进而决定了阀的入口压力。
方程为： 主阀力平衡方程：s c c F A p pA +=
导阀力平衡方程：0s o c F A p =
入口压力表达式：so o
c s so o c F AA A F F A A A p ≈+=)(1 so F 为导阀弹簧力，预压缩量远大变化量，近似为常数，其余为阀芯几何参数，也为常量，故当压力调定后，入口压力是稳定的。
5．液压典型回路如右图所示，1
明各个元件的功能；2）推导回路的速度-载刚度；3式按 p A c q T q ∆=ρ2计算）（15）
1压缸作为系统的执行元件，驱动直线负载，
稳定液压泵入口压力，溢出多余的油液，节流阀用于限制通过其自身的流量，用于控制执行元件的速度。
2）
液压缸的带载力平衡方程：F A p A p +=2211 液压缸的速度方程：1
122A q A q v == 节流阀的流量方程：222
2p p A c q T q ρρ=∆=
回路的流量连续性方程：q q q ∆+=1
速度-负载特性方程为： )(2A c 2112
T q 22A F A p A A q v -==ρ )F A p (A 2A c F v 113
2
T q --=∂∂ρ 负载刚度为：T q 1132v A c )F A p (A 2v
F k -=∂∂-=ρ 3）回路效率：）2
112T q 1A F A p (2A A c q p F pq Fv -==ρη 6．设液压泵转速为950r/min ，排量D p =168mL/r ，在额定压力29.5MPa 和相同转速下，测得的实际流量为150L/min ，额定工况下的总效率为0.87，试求？
1）泵的理论流量；
2）泵的容积效率；
3）泵的机械效率；
4）泵在额定工况下所需的驱动功率；
5）驱动泵的转矩。
（15）
解：
1）液压泵的理论流量为
)/(1066.2min)/(6.159********s m L n D q p p th -⨯==⨯==
2）在额定压力29.5Mpa 和相同转速下
%985.936
.159150===th v q q η 3）在额定压力29.5Mpa 和相同转速下泵的机械效率为：
%568.9292568.093985
.087.0====v m ηηη 4）泵在额定工况下所需的驱动功率为：
)(77.8487.0/105.29105.2/63Kw qp P i =⨯⨯⨯==-η
5）驱动泵的转矩为：
)(53.85260/95014.321077.8423
m N n P P T p i i
i ⋅=⨯⨯⨯===πω 7．基本回路分析题（每题6分，共12
分）
1）如图7.1所示二级减压回路，试说
明阀1、2、3调定压力的大小顺序，
在图示位置时，支路压力由哪个阀
调定？
2）如图7.2所示液压回路，是否可将
图中 的定差减压阀改为定压减压阀？为什么？
回路分析（每题6分，共12分）
1） 答：顺序为P 3 >P 1 >P 2，在图示位置时，支路压力由阀1调定。
2) 答：可以。
因为定压减压阀可使节流阀进口压力保持不变，而节流阀出口接油箱，这样
就可以使节流阀进出口压差恒定，保证通过节流阀的流量不发生变化。
8．给出（伺服）阀控液压缸所驱动的弹簧-质量-阻尼系统的物理模型，在考虑液压元件泄漏和
油液压缩性的情况下，导出在工作点附近以阀芯位移为输入、活塞位移为输出的阀-缸-负载系统的传递函数模型。
（11）
（略）
图
1
图2。