电液伺服放大器的设计与分析
电液伺服控制系统的设计
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。
1.1 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。
第7章 电液伺服系统的设计和应用
最大负载力为：32900N； 最大负载速度：0.022m/s
找阀控缸动力机构的输出特性与该负载轨迹相切， 并使两者的最大功率点尽量靠近，负载轨迹的最大 功率点可通过求导数并令其为零求得，其值为：
F 24860 N
v 0.0193 m / s
液压动力机构的最大功率点公式为：
2 F Ps A 3
欢 迎 使 用
《液压伺服与比例控制系统》
多媒体授课系统
燕 山 大 学
《液压伺服与比例控制系统》课程组
第7章 电液伺服系统的设计和应用
本章摘要
工程上常用频率法设计液压伺服系统，这是一种 试探法。根据技术要求设计出系统以后，需要检 查所设计的系统是否满足全部性能指标。如不能 满足，可通过调整参数或改变系统结构(加校正) 等方法，重复设计过程，直至满足要求为小。因 为设计是试探件的，所以设计方法具有较大的灵 活性。
Q0 I 1.1 10 5 s2 2 * 0.56 ( s 1) 2 250 250
光电检测其和伺服放大器可看成比例环节：
I K E
增益K可通过改变伺服放大器的增益在较宽的范围 内调整。计算液压缸的容积时，考虑到管道容积， 加上系数：
Vt LA 1.15 0.15 94.25 10 4 1.15 1.626 10 3 m 3
y 0.5E 1 10 3 m
系统的开环增益为：
vm Kv 22(1 / s) y
对上述系统进行动态分析：
5、修改动力机构参数，改善系统性能 （1）、确定活塞面积 系统不加校正，为保证增益和足够的稳定裕量，至 少应有： 4K 4 22 88rad / s
2、方案选择 选择合理控制方案，拟定大体结构，绘制系统原理方块图； 3、静态计算 根据系统要求和负载条件，选择动力机构的形式和参数。 （1）、确定供油压力； （2）、通过负载轨迹，求驱动力机构的匹配参数； （3）、选择伺服阀，根据系统的工作状态及精度要求， 确定系统的开环增益，选择传感器、放大器和其他元件； 4、动态分析计算。 （1）、列出各元件运动方程，求传递函数；。 （2）、绘出系统方块图、开环和闭环频率特性，分析系 统的稳定性，校核系统的频宽和峰值； （3）、通过仿真分析系统动态品质指标。
电液数字伺服系统设计（1）
电液数字伺服系统设计（1）
电液伺服阀是一个独立的液压元件，可以与液压缸匹配成数控液压缸，也可以与液压马达匹配成数控液压马达。
在工作时，由数字控制系统来控制步进电机的运转状态，步进电机的负载是细而短的芯轴，转动惯量很小，而系统的输出功率和行程由与之匹配的液压缸或液压马达的尺寸和所使用的液压决定，可在较大范围内灵活选择，能实现各种速度、各种行程的多种控制。
1 电液伺服阀与液压缸匹配使用
电液伺服阀与液压缸匹配使用如图56所示。
当有电脉冲输入步进电机1时，步进电机根据指令顺时针或逆时针旋转，联轴节2带动芯轴3随步进电机转动。
反馈螺母5不能轴向移动，芯轴3便产生轴向位移，带动阀杆4轴向位移，打开油缸的进、回油通道a、b，油压推动活塞杆6轴向位移，方向与阀杆4相反。
由于活塞杆6不能转动，活塞杆6轴向位移迫使活塞杆6中心的反馈螺杆旋转，带动阀的反馈螺母5产生角位移，旋向与步进电机旋向相同，使芯轴3产生反向轴向位移。
当位移量使阀杆4关闭油缸的进回油通道，活塞杆6就停止移动，油缸完成了一次脉冲动作。
油缸移动的速度和位移量由计算机程序控制，步进电机的步距角、芯轴3螺距和油缸反馈螺杆的导程，决定芯轴3和活塞杆6的脉冲当量，不同匹配可获得不同的脉冲当量。
图56 液压缸结构图
1-步进电机，2-联轴节，3-芯轴，4-阀杆，5-反馈螺母，6-活塞杆，a、b-进、回油通道。
电液伺服控制器的电路设计及精度研究故障诊断控制器
电液伺服控制器的电路设计及精度研究李永建王少萍摘要：本文针对目前电液伺服控制器中电液伺服阀显示电路影响其驱动电路设计的问题，提出了用电流式模拟表头加继电器方法，代替了采样电路加电压式模拟表头，改善了线性度和精度；针对一般的传感器调理电路增益调节范围小，线性度不好的问题，本文采用了一种新的电路增加了放大倍数和改善了线性度；本文还介绍了一种根据实际情况把电位计和固定电阻结合的方法，提高了电位计在电路中的精度。
关键词：电液伺服阀驱动电路调理电路精度The circuit design of electro-hydraulic servo controller and Accuracy researchAbstract:This paper aimed at issue of electro-hydraulic servo controller servo valve display circuit affecting their driving circuit at present, using Current analog Head and Relay , insteading of sampling circuit and voltage analog Head, improved the linearity and precision；Gain adjustment of the sensor conditioning circuits aimed at the general scope of the small, poor linearity. In this paper, a new amplifier circuit to increase and improve the linearity；It also introduces a method according to the actual situation to put a fixed resistance combination of potentiometer,and it improved the accuracy of circuit.Key words:electro-hydraulic Servo Valve；Driving Circuit；Conditioning circuit；Accuracy近年来电液伺服控制技术的发展非常迅速，覆盖从民用机械到精确打击武器等关键国民经济领域。
电液伺服系统的控制策略和性能分析
电液伺服系统的控制策略和性能分析电液伺服系统的控制策略和性能分析摘要：电液伺服系统是一种常用的工业控制系统，广泛应用于机械、航空、航天等领域。
在电液伺服系统中，液压元件是主要的执行元件，电液伺服系统的控制策略和性能分析是提高系统稳定性和响应速度的关键。
本文主要介绍了电液伺服系统的工作原理，常见的控制策略以及对系统性能的分析。
关键词：电液伺服系统；控制策略；性能分析；稳定性；响应速度1. 引言电液伺服系统以其高功率密度、可靠性和可调节能力成为许多应用领域的首选。
电液伺服系统的核心是液压传动装置，其将电信号转换为液压能量，通过液压缸或液压马达实现系统的运动控制。
因此，电液伺服系统的控制策略和性能分析对于提高系统的稳定性和响应速度至关重要。
2. 电液伺服系统控制策略2.1 比例控制比例控制是电液伺服系统中最简单和最常见的控制策略之一。
该策略通过调整比例阀的开度，使液压缸产生一定的运动。
在比例控制中，控制信号与反馈信号之间的差值乘以比例增益，得到输出信号。
2.2 积分控制积分控制是在比例控制的基础上加入积分环节，用于消除系统的静差。
在积分控制中，控制信号与反馈信号之间的积分值乘以比例增益，得到输出信号。
2.3 模糊控制模糊控制是一种具有自适应能力的控制策略，能够根据系统的动态特性调整控制策略。
模糊控制通过建立一组模糊规则，将输入信号映射到输出信号。
模糊控制的优点是对于非线性系统具有较好的控制效果。
2.4 自适应控制自适应控制是通过对系统参数进行估计和调整，实现对系统动态特性的自适应调节。
自适应控制可以根据系统的工作状态和性能要求，自动选择合适的控制策略。
自适应控制的优点是对于复杂系统具有较好的控制效果。
3. 电液伺服系统性能分析3.1 稳定性分析在电液伺服系统中，稳定性是一个重要的指标，它决定了系统是否能够保持预定的运动轨迹。
稳定性分析可以通过分析系统的传递函数、极点和频率响应来实现。
稳定性分析的目标是确定系统的稳定域和临界稳定性条件。
电液伺服系统的设计与实现
电液伺服系统的设计与实现随着科技的不断发展，机械设备的功能和性能要求也越来越高。
而在众多机械设备中，电液伺服系统以其优良的性能和高效的工作模式，已经成为了广泛应用的设备之一。
本文将就电液伺服系统的设计和实现进行讨论，以期提高其性能和工作效率。
一、电液伺服系统的组成电液伺服系统是由3个部分组成的：电子控制单元、电液传动系统和执行机构。
1. 电子控制单元电子控制单元包括控制器和信号处理器，控制器是整个系统的核心。
它可以接收来自传感器的反馈信息，根据内部程序计算出控制信号，并输出到执行机构，实现对执行机构的精确控制。
2. 电液传动系统电液传动系统是整个电液伺服系统的动力源，它包括电液转换器、电动机、泵、油箱、阀门等组成。
电动机通过传动装置，驱动泵产生压力液体，液体经过阀门进入执行机构，实现机械臂等动作。
3. 执行机构执行机构是电液伺服系统的输出节点，它通过接收液压驱动，转换为机械运动。
在典型的电液伺服系统中，执行机构通常包括液压缸、液压马达、液压单元等。
二、电液伺服系统的优点1. 精度高因为电液伺服系统可以接收来自传感器的反馈信息，根据内部程序计算出控制信号，并输出到执行机构，实现对执行机构的精确控制，所以其控制精度很高，可以满足高精密度机械设备的要求。
2. 动态性能好电液伺服系统的调节速度快，反应灵敏。
它不仅可以适应于各种工况的需要，而且可以根据需要进行控制和调节。
相比之下，其他传动系统难以满足这些要求。
3. 可扩展性强电液伺服系统的结构比较清晰，它根据要求可以进行功能扩展。
同时，它也可以与其他的控制系统进行集成，如PLC、CAN总线等。
三、电液伺服系统的设计电液伺服系统的设计必须根据所需的实际应用来进行，下面简单介绍了一些设计方法。
1. 系统参数计算电液伺服系统的设计一定要进行系统参数计算，以确保正确的系统工作。
主要包括负载惯性、运动速度、加速度、油液流量、泵、马达的型号、离合器等参数的计算。
2. 控制系统设计控制系统设计是电液伺服系统设计的核心问题。
伺服放大器的设计及特性分析
２０ ８ 正 ０
仪 表 技 术 与 传 感 器
Ｉ ｔｕ ｎ Ｔｅ ｈ ｑ ａ ｄ Ｓ ｎ ｏ ｎｓｒ ｍｅ ｔ ｃ ｎｉｕｅ ｎ ｅ ｓｒ
２ ８ ００ Ｎｏ ２ ．
第 ２期
伺 服 放 大 器 的 设 计 及 特 性 分 析
陈新 元 ， 云丹 卢
（ 汉 科 技 大 学 机 械 自动 化 学 院 ， 北 武 汉 武 湖 ４ ０８ ） ３ ０ １
摘要 ： 介绍 了电液伺服 阀力矩马达的结构 、 工作 原理及配套伺服放大器的设计要求 ， 设计 了具有 闭环 、 调零 、 限流功 能
的伺服放 大电路 ， 运用 Ｅ Ａ软 件 Ｍ ｈｓ ８ ３建立 了电路 仿真模 型。对所 设计伺服放 大电路 性 能进 行 了分析 和优化 ， Ｄ ｕ ｉｍ ． ｉ 在
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ａ ａ ｔ ｒ ｓｉ ｓｇ ｎｄ Ｃｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ Ａｎａ ｙ ｉ ｆ Ｓ ｒ ｏ Ａｍ ｐｌ ｅ ｌ ｓｓ ｏ ｅ ｖ ｉ ｒ ｉ ｆ
ＣＨ ＥＮ ｎ— ｕ ｎ， Ｘｉ ｙ ａ ＬＵ ｎ— ａ Ｙｕ ｄ ｎ
（ Ｈ ｇ ｆ ｅｈ ｎ －ｕｏ ｔ ｎ Ｗ ｕ ａ ｉｅｓ ｙｏ ｃ ｎ ｅａ ｄＴ ｃｎ ｌｇ ， ｈ ｎ４ ０８ ， ｈｎ ） Ｃｏ ｅｅｏ ｃａ ｏａ ｔｍａｉ ， Ｍ ｏ ｈ ｎＵｎｖｒｉ ｆ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏｏｙ Ｗｕ ａ ３ ０ １ Ｃ ｉａ ｔ Ｓｅ
Ａ ｂ ｔａｃ ：ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅ ｅｅ ｔｏ ｈ ｄ ａ ｉ ｅ ｖ ａｖ ｏ ｑ ｔｒｓ ｓｒ ｃｕｒ ｓ ｒ ｔ Ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ｌ ｃｒ — ｙ ｒ ｕｌｃ ｓ ｒ ｏ ｖ ｌｅ ｔｒ ｕｅ ｍｏｏ ＇ ｔ ｔ ｅ，ｗｏ ｋ ｎ ｉｎｃｐ ｅ，ａ ｄ ｔ ｅ ｄｅ ｉｎ ｒｑｕ ｓ ｆ ｕ ｒ ｉ ｇ ｐｒ ｉ ｌ ｎ ｈ ｓｇ ｅ ｅ ｔｏ
电液伺服系统的优化设计与控制研究
电液伺服系统的优化设计与控制研究概述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，能够实现高精度、快速响应的运动控制。
在工业自动化、航空航天等领域有广泛的应用。
本文将围绕电液伺服系统的优化设计与控制展开研究，深入探讨相关技术和方法。
一、电液伺服系统的组成与工作原理电液伺服系统由电气控制部分和液压执行部分组成。
电气控制部分包括传感器、控制器、电动机等，液压执行部分包括液压阀、液压缸等。
电液伺服系统的工作原理是通过电气信号控制液压系统的动作，实现位置、速度、力矩等的精确控制。
二、电液伺服系统的优化设计电液伺服系统的优化设计是提高系统性能、减少能耗和延长使用寿命的重要环节。
主要包括以下几个方面的工作：1. 参数优化：通过对系统参数的合理设计和选择，提高系统的控制性能。
包括选取合适的电动机、液压阀、液压缸等，并确定其参数值，以满足系统的需求。
2. 结构优化：通过对系统结构的调整和优化，减少系统的复杂性和能耗。
可以采用流量分配器、减压阀等组件来改善系统的性能。
同时，还需要考虑系统的可维护性和可靠性。
3. 控制算法优化：选用合适的控制算法，优化系统的响应速度、稳定性和精度。
常用的控制算法包括比例控制、积分控制、PID控制等。
还可以采用模型预测控制、自适应控制等高级控制方法，提高系统的性能。
三、电液伺服系统的控制研究电液伺服系统的控制是其研究的核心内容。
在实际应用中，为了满足不同的控制需求，需要研究和开发相应的控制方法和技术。
以下是几个常见的控制研究方向：1. 位置控制：电液伺服系统可以实现高精度的位置控制。
可以通过采用编码器等传感器，将位置信号反馈给控制器进行闭环控制。
同时，还可以采用滤波器、补偿器等技术，减少位置误差和振荡现象。
2. 力矩控制：对于需要精确控制力矩的应用场景，如机械臂、液压切割等，通过采用力传感器等设备，可以实现对力矩的精确控制。
需要研究合适的力矩控制算法和技术，提高系统的控制精度。
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电液伺服放大器的设计与分析
文章主要阐述了电液伺服放大器的设计原理。
在设计原理的基础上，采用深度电流负反馈技术，对其进行了详细的计算，并做了性能测试。
结果表明，电液伺服伺服放大器输出负载电流稳定、线性度好、响应快，满足设计要求。
标签：电液伺服放大器；设计原理；深度电流负反馈
1 放大器总体设计与设计要求
电液伺服控制技术主要是将电信号按比例转换为液压功率输出的电液转换技术[1]。
电液伺服控制系统由于其输出功率大、控制精度高等优点，应用于很多领域。
随着技术的发展，电液伺服控制技术主要向着专用、高集成、组合化的方向发展。
作为电液控制系统的重要组成部分，伺服放大器要有良好的动态和静态性能，并且具有线性度好、精度高等特点，而且要能输出足够大的功率[2]。
文章设计的伺服放大器要满足输入的电压在-10V～+10V时，输出的电流为-40mA～+40mA，而且伺服放大器的线性度误差要小于3%。
2 电路设计及相关计算
作为电液伺服放大器，其电路设计要采用深度电流负反馈技术。
深度电流负反馈是指用一个电阻与线圈串联，并将其上的电压通过反馈电阻反馈至放大器的输入端，构成闭环回路。
当负载电阻变化时，流过的电流保持不变[3]。
这样，当电液伺服阀在长时间工作后引起阀线圈电阻变化时，通过伺服阀线圈的电流保持不变。
伺服放大器主要电路包括：调零电路、信号放大、电压跟随、功率输出。
电路原理图如图1所示。
由于放大器的输出电流小，不能满足要求，所以采用推挽电路进行功率放大。
放大器U1对信号进行放大：
通过式（4）可以看出，当电路中的参数确时，负载上的电流和输入信号成线性关系，与负载电阻无关。
3 实验结果与结果分析
将伺服放大器输入-10V～+10V的电压，对实验数据进行处理，得到输入电压与负载电流曲线图，如图2所示。
分析图2的曲线，可以得到，曲线线性度好，输出电流与输入电压成线性关
系，符合设计要求。
4 结束语
文章从原理上对电液伺服放大器的设计进行了研究，并进行了相关计算。
实验结果表明，该系统输出电流稳定、线性度好，满足实验要求。
参考文献
[1]杨逢瑜.电液伺服与电液比例控制技术[M].清华大学出版社.
[2]李玲珑，等.伺服放大器设计与仿真分析[J].自动化仪表，2012（12）：83-85.
[3]封元华.电液伺服系统中的电流负反馈放大器[J].航空计测计术，1993（6）.。