液压伺服控制PPT课件
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液压控制系统1PPT课件
•动力元件（可控硅、 电机）
E Ka
工作台
Xi
指令
指令 Ui
电位器
将液压动力元件（伺 服阀、缸）换成电动 力元件（可控硅与电 动机）
电压
比较 E 电放大
- Ka
UP
电源
电动力元件
I
可控硅 电机
反馈 电位器
.
扰动
被控 X
指令传感器K1
F1
F1=Xi*K1
《液压控制系统》
南京工程学院
2014年2月 夏庆章
.
1
第1章 绪论
本章摘要
•液压伺服控制系统的工作原理及组成 •液压伺服控制的分类 •介绍液压伺服控制系统的优缺点 •液压伺服控制系统的发展与应用
.
2
课程特点
本课程首次在哈工大开设，创始人;李洪人 1. 一门综合性很强的课程(液压元件与系统、 流体力学、自动控制理论、计算机控制系统) 等） 2.流体传动及控制技术的理论基础 3.应用范围不断扩大，诸如:冶金行业、机械 化工工业行业、飞机、船交通、航天航空技 术、海洋工程技术、近代科学实验装置以及 武器控制等等，尤其在精密控制系统中。 4.在国内具有相当高的科研地位
（3）是放大系统：执行元件输出的力和功率远远大于输入信号的力和功率。 其输出的能量是液压能源供给的。
（4）是跟踪系统：液压缸的输出量完全跟踪输入信号的变化。
.
9
1.2 伺服系统职能方块图和系统的组成环节
下图是上述速度伺服控制系统的职能方框图。图中一个方框表示一个元件， 方框中的文字表明该元件的职能。带有箭头的线段表示元件之间的相互作用，即 系统中信号的传递方向。职能方框图明确地表示了系统的组成元件、各元件的职 能以及系统中各元件的相互关系。因此，职能方框图是用来表示自动控制系统工 作过程的。
E Ka
工作台
Xi
指令
指令 Ui
电位器
将液压动力元件（伺 服阀、缸）换成电动 力元件（可控硅与电 动机）
电压
比较 E 电放大
- Ka
UP
电源
电动力元件
I
可控硅 电机
反馈 电位器
.
扰动
被控 X
指令传感器K1
F1
F1=Xi*K1
《液压控制系统》
南京工程学院
2014年2月 夏庆章
.
1
第1章 绪论
本章摘要
•液压伺服控制系统的工作原理及组成 •液压伺服控制的分类 •介绍液压伺服控制系统的优缺点 •液压伺服控制系统的发展与应用
.
2
课程特点
本课程首次在哈工大开设，创始人;李洪人 1. 一门综合性很强的课程(液压元件与系统、 流体力学、自动控制理论、计算机控制系统) 等） 2.流体传动及控制技术的理论基础 3.应用范围不断扩大，诸如:冶金行业、机械 化工工业行业、飞机、船交通、航天航空技 术、海洋工程技术、近代科学实验装置以及 武器控制等等，尤其在精密控制系统中。 4.在国内具有相当高的科研地位
（3）是放大系统：执行元件输出的力和功率远远大于输入信号的力和功率。 其输出的能量是液压能源供给的。
（4）是跟踪系统：液压缸的输出量完全跟踪输入信号的变化。
.
9
1.2 伺服系统职能方块图和系统的组成环节
下图是上述速度伺服控制系统的职能方框图。图中一个方框表示一个元件， 方框中的文字表明该元件的职能。带有箭头的线段表示元件之间的相互作用，即 系统中信号的传递方向。职能方框图明确地表示了系统的组成元件、各元件的职 能以及系统中各元件的相互关系。因此，职能方框图是用来表示自动控制系统工 作过程的。
伺服控制(电液伺服系统 )课件
20
（二）系统的闭环刚度特性
闭环惯性环节转折频率的无因次曲线
17
闭环振荡环节固有频率无因次曲线
当h和Kv/h较小时
nc h
18
当h和Kv/h较小时
2 nc 2 h — Kv / h
闭环振荡环节阻尼系数无因次曲线
19
系统频宽主要受h和h的影响 和限制，应适当提高h和 h ， 但过大的 h会降低nc，影响响
应速度。
电液位置控制系统闭环频率特性曲线
4）只有在工作频率接近谐振频率h时才有稳定性问题。当工作频率 接近h时，负载压力且也将接近ps了，也就是说压力趋于饱和，Kc变得很
大，阻尼系数比较高。
14
P116页使系统满足一定稳定要求的参数估算
由于以上几点原因，估算时一般可用
Kv
h
3
电液位置伺服系统难于得到较大的幅值稳定裕量Kg，而相位稳定
裕量 易于保证。
6
位置比较用电压比较代替 缸
电液伺服阀 液压能源
样板 给定
xi 位移 ei 比较eg 电伺服 I
传感器
- 放大器
ef
力矩 马达
液压 放大元件
扰动
液压 xp
执行件
位移 传感器1
A 双传感器阀控位置控制系统
7
由计算机图 形代替样板
程序 ei 比较eg
给定
-
ef
电液伺服阀 液压能源
电伺服 i 放大器
力矩 马达
11
将电液伺服阀看成比例环节
Kv
Ke Kd Ka Ksv iDm
TL
K V ce
iD K m
4
s
t
1
e ce
i +
（二）系统的闭环刚度特性
闭环惯性环节转折频率的无因次曲线
17
闭环振荡环节固有频率无因次曲线
当h和Kv/h较小时
nc h
18
当h和Kv/h较小时
2 nc 2 h — Kv / h
闭环振荡环节阻尼系数无因次曲线
19
系统频宽主要受h和h的影响 和限制，应适当提高h和 h ， 但过大的 h会降低nc，影响响
应速度。
电液位置控制系统闭环频率特性曲线
4）只有在工作频率接近谐振频率h时才有稳定性问题。当工作频率 接近h时，负载压力且也将接近ps了，也就是说压力趋于饱和，Kc变得很
大，阻尼系数比较高。
14
P116页使系统满足一定稳定要求的参数估算
由于以上几点原因，估算时一般可用
Kv
h
3
电液位置伺服系统难于得到较大的幅值稳定裕量Kg，而相位稳定
裕量 易于保证。
6
位置比较用电压比较代替 缸
电液伺服阀 液压能源
样板 给定
xi 位移 ei 比较eg 电伺服 I
传感器
- 放大器
ef
力矩 马达
液压 放大元件
扰动
液压 xp
执行件
位移 传感器1
A 双传感器阀控位置控制系统
7
由计算机图 形代替样板
程序 ei 比较eg
给定
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电液伺服阀 液压能源
电伺服 i 放大器
力矩 马达
11
将电液伺服阀看成比例环节
Kv
Ke Kd Ka Ksv iDm
TL
K V ce
iD K m
4
s
t
1
e ce
i +
液压伺服和比例控制系统ppt
差） 经放大器放大后，加于电液伺服
阀转换为液压信号（图中A、b)，以推
动液压缸活塞，驱动控制对象向消除偏
差方向运动。当偏差为零时，停止驱动，
因而使控制对象的位置总是按指令电位
图 7-9 统
电液伺服系
器给定的规律变化。
1-电位器；2-电液伺服阀；3-
液 压缸；4-负载；5-反 馈；
6-指令电位器；7-放大器
液压伺服和比例控制系统
第一节 液压伺服控制 第二节 电压比例控制
液压伺服阀
液压伺服阀是液压伺服系统中最重要、最基本的组成部分，它 起着信号转换、功率放大及反馈等控制作用。电液伺服阀是应用最广 泛的一种，它在接受电器信号模拟后，相应输出调制的流量和压力控 制信号，控制系统压力、流量、方向的变化。它既是电液转换元件， 也是功率放大元件，它能够将小功率的微弱电器输入信号转换为大功 率的液压能（流量和压力）输出。在电液伺服系统中，它将电气部分 和液压部分连接起来，实现电液信号的转换与液压放大。电液伺服阀 是电液伺服系统控制的核心。
量油增路加关，闭而，滑液阀压开缸x0口不量动逐，渐负减载少停。止当在x一0 增个加新到的
x0
位置
上
x时i ，则开口量为零，
，达到一个新的平
衡状态。
号继续如向果右继运续动给。控反制之滑,若阀给向控右制的滑输阀入输信入号一个x负i ，位液移压x缸i 就0会(向跟左随为这负个）信
液压伺服阀系统
反液之压缸,若就给会控跟制随滑这阀个输信入号一向个左负运位动移。xi 0 (向左为负）输入信号，则
液压伺服阀
3〕射流管式伺服阀
组成：如图7-3所示,采用衔铁式力矩马达8带动 射流管及其接收口2，两个接收口直接和滑陶阀 芯5两端面连接，控制滑阀阀芯运动。滑阀陶芯 5靠一个板簧定位,其位移与滑阀阅芯两端压力 差成比例。
液压伺服系统工作原理及实例PPT课件
电液伺服阀
工作台
xf
放大器
uf Δu
反馈电位器 xo +E
ug
指令电位器
xg
双电位器位置控制电液伺服系统
.
12
4、液压伺服控制系统举例
电液伺服阀处于零位,没有 流量进出系统,工作台不动. 当指令电位器向右移动一个 位移△U＝K △Xg, 经放大去 控制电液伺服阀,输出压力 油推动工作台右移,同时使 工作台位移增加,当增加量 为△U＝Xf＋△Xf－Xg－ △Xg ＝0,工作台重新停止.
电液伺服阀
工作台
xf
放大器
uf Δu
反馈电位器 xo +E Nhomakorabeaug
指令电位器
xg
双电位器位置控制电液伺服系统
.
13
4、液压伺服控制系统举例
该系统是一个电量反馈的闭环控制系统。该系统的工作原 理方块图为：
指令 电位器
+ -
伺服 放大器
电液 伺服阀
液压缸
工作台
反馈 电位器
位置控制系统工作原理方块图
.
14
4、液压伺服控制系统举例
(1) 液 压 仿 形 刀 架
v纵
v合
v仿
v合
v仿
v纵
v纵
b
a
进给运动示意图
.
该 系 统 的 反 馈 是 机 械 反 馈
11
4、液压伺服控制系统举例
(2)电液位置伺服控制系统
该系统控制工作台的位置,使 之按照指令电位器给定的规律 变化.指令电位器将滑臂的位置 指令Xg转换成电压Ug. 工作台位 置Xf由反馈电位器检测,转换成 电压Uf.两个电位器接成桥式回 路,电桥的输出电压△U＝Ug－Uf ＝K(Xg－Xf),K电位器增益. 当工作台位置Xf与指令位置Xg 一致时,Xf＝Xg,即△U＝0.
液压伺服系统控制PPT课件
二、按被控物理量的名称分类 位置伺服控制系统、速度伺服控制系统、其它物理
量的控制系统。 三、按液压动力元件的控制方式或液压控制元件的形 式分类
节流式控制(阀控式)系统：阀控液压缸系统与阀控 液压马达系统
容积式控制系统：伺服变量泵系统与伺服变量马达 系统。 四、按信号传递介质的形式分类
机械液压伺服系统、电气液压伺服系统与气动液压 伺服系统等。
太空梭
3D动态模拟器
动感电影院
动态飞行模拟器
手臂式升降平台
点焊机器人
雷射机械手追踪系统
大白天，还吃饱了就睡…
传统点到点闭回路液压控制系统
闭回路液压伺服机构
图是泵控式电液速度控制系统的原理图。该
系统的液压动力元件由变量泵和液压马达组 成，变量泵既是液压能源又是液压控制元件。
泵控式电液速度控制系统的工作原理方块图
反馈之形式
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
输入讯号与输出讯号关系
液压伺服位置控制系统
液压伺服速度控制系统
液压伺服速度控制系统
第一章 绪论 Introduction of Hydraulic
Servo Control
1-1 液压伺服控制定义
伺服控制
控制物体的位置、方向、姿态，并能追踪任意 变化之目标的控制系統。（JIS）
液压伺服控制
液压伺服控制系统是以液压动力元件作驱动装 置所组成的反馈控制系统。在这种系统中，输出量 (位移、速度、力等)能够自动地、快速而准确地复现 输入量的变化规律。同时。还对输入信号进行功率
微机液压伺服控制系统
液压伺服系统组成
• 输入元件 • 反馈测量元件 • 比较元件 • 放大转换元件 • 执行元件 • 控制对象
伺服控制应用实例
液压伺服系统
10－节流孔；11－滤油器
控制元件-电液伺服阀
挡板 先导控制油腔
喷嘴
挡板一方面与力 矩马达衔铁连接， 另一方面，其穿过 两个喷嘴，与主阀 芯连接。
主阀芯
压缸停止运动。
喷嘴挡板阀的优点是结构简单、
加工方便、运动部件惯性小、反应快、
精度和灵敏度高；缺点是能量损耗大、
抗污染能力差。喷嘴挡板阀常用作多
级放大伺服控制元件中的前置级。
图7.11 喷嘴挡板阀的工作原理 1－挡板；2、3－喷嘴；4、5－
节流小孔
§7.3 电液伺服阀
电液伺服阀是电液联合控制的多 级伺服元件，它能将微弱的电气输入 信号放大成大功率的液压能量输出。 电液伺服阀具有控制精度高和放大倍 数大等优点，在液压控制系统中得到 了广泛的应用。
图7.4 速度伺服系统职能方框图
实际上，任何一个伺服系统都是由这些元件（环节） 组成的，如图7.5所示。
图7.5 控制系统的组成环节
下面对图中各元件做一些说明：
（1）输入（给定）元件。通过输入元件，给出必要的 输入信号。如上例中由给定电位计给出一定电压，作为系 统的控制信号。
（2）检测、反馈信号。它随时测量输出量（被控量） 的大小，并将其转换成相应的反馈信号送回到比较元件。 上例中由测速发电机测得液压缸的运动速度，并将其转换 成相应的电压作为反馈信号。
（5）执行元件（机构）。直接带动控制对象动作 的元件或机构。如上例中的液压缸。
（6）控制对象。如机器的工作台、刀架等。
3.液压伺服系统的分类
伺服系统可以从下面不同的角度加以分类。
（1）按输入的信号变化规律分类：有定值控制系统、程 序控制系统和伺服系统三类。
当系统输入信号为定值时，称为定值控制系统，其基本 任务是提高系统的抗干扰能力。当系统的输入信号按预先给 定的规律变化时，称为程序控制系统。伺服系统也称为随动 系统，其输入信号是时间的未知函数，输出量能够准确、迅 速地复现输入量的变化规律。
控制元件-电液伺服阀
挡板 先导控制油腔
喷嘴
挡板一方面与力 矩马达衔铁连接， 另一方面，其穿过 两个喷嘴，与主阀 芯连接。
主阀芯
压缸停止运动。
喷嘴挡板阀的优点是结构简单、
加工方便、运动部件惯性小、反应快、
精度和灵敏度高；缺点是能量损耗大、
抗污染能力差。喷嘴挡板阀常用作多
级放大伺服控制元件中的前置级。
图7.11 喷嘴挡板阀的工作原理 1－挡板；2、3－喷嘴；4、5－
节流小孔
§7.3 电液伺服阀
电液伺服阀是电液联合控制的多 级伺服元件，它能将微弱的电气输入 信号放大成大功率的液压能量输出。 电液伺服阀具有控制精度高和放大倍 数大等优点，在液压控制系统中得到 了广泛的应用。
图7.4 速度伺服系统职能方框图
实际上，任何一个伺服系统都是由这些元件（环节） 组成的，如图7.5所示。
图7.5 控制系统的组成环节
下面对图中各元件做一些说明：
（1）输入（给定）元件。通过输入元件，给出必要的 输入信号。如上例中由给定电位计给出一定电压，作为系 统的控制信号。
（2）检测、反馈信号。它随时测量输出量（被控量） 的大小，并将其转换成相应的反馈信号送回到比较元件。 上例中由测速发电机测得液压缸的运动速度，并将其转换 成相应的电压作为反馈信号。
（5）执行元件（机构）。直接带动控制对象动作 的元件或机构。如上例中的液压缸。
（6）控制对象。如机器的工作台、刀架等。
3.液压伺服系统的分类
伺服系统可以从下面不同的角度加以分类。
（1）按输入的信号变化规律分类：有定值控制系统、程 序控制系统和伺服系统三类。
当系统输入信号为定值时，称为定值控制系统，其基本 任务是提高系统的抗干扰能力。当系统的输入信号按预先给 定的规律变化时，称为程序控制系统。伺服系统也称为随动 系统，其输入信号是时间的未知函数，输出量能够准确、迅 速地复现输入量的变化规律。
液压控制系统(常同立编著,清华大学出版社)PPT课件
102双喷嘴挡板力反馈电液伺服阀1阀体2固定节流孔3第二级滑阀阀芯5喷嘴与挡板6永磁体7衔铁8电磁线圈9力矩马达外壳10弹簧管11反馈弹簧12固定节流孔13滤清器103零部件结构104结构展开图1喷嘴2喷嘴3固定节流孔定节流孔5第二级滑阀阀芯6永磁7衔铁8电磁线圈9弹簧管10反馈弹簧105伺服阀系统方块图106系统开环伯德图在双喷嘴力反馈电液伺服阀中决定其动态特性的力反馈系统107712滑阀式直接反馈两级伺服阀1阀体2固定节流孔3第二级滑阀阀芯4固定节流孔5第一级滑阀阀芯圈力马达7衔铁8调节螺钉910定位弹簧11永磁体108结构展开图1阀体2固定节流孔二级滑阀阀芯4固定节流孔5第一级滑阀阀芯67定位弹簧109方块图110713射流管力反馈流量电液伺服阀1供油管2永磁体3衔铁4射流管5电磁线圈6弹簧管7接收器8反馈弹簧9滑阀射流管力反馈电液伺服阀是一种高抗工作液污染安全性好低压性能优良的电液伺服阀
12
应用案例 5——机器动物
高功率体积比和结构紧凑
13
应用案例 5——机器动物
14
应用案例 5——机器动物
15
应用案例 6——两足机器人
高功率体积比和结构紧凑
16
应用案例 6 —— 两足机器人
17
小结
液压控制技术是一门机电液一体化新技术，它是自动控制技术的 一个重要分支。液压控制技术包括开环控制和闭环控制两类，其中液 压闭环控制较为复杂。
29
第2章 参考文献
[1] Katsuhiko Ogata. System dynamics. 北京：机械工业出版社. 2004.3 [2] 吴重光. 仿真技术. 北京：化学工业出版社. 2000.5. [3] Katsuhiko Ogata. Modern control engineering. Prentice Hall, 2010 [4] John J. D’Azzo and Constantine H. Houpis, Stuart N. Sheldon. Linear Control System Analysis and Design with Matlab. New York: Marceld Dekker, Inc. 2003 [5] 王广雄，何朕. 控制系统设计. 北京：清华大学出版社, 2008.3. [6] 高钟毓等. 机电控制工程. 北京：清华大学出版社, 2011.8. [7] www. [8] Roland S. Burns. Advanced Control Enginineering. Oxord: Butterworth-Heinemann. 2001. [9] J.R. Leigh. Control theory. London: The institution of engineering and technology. 2004. [10] Isaac Horowitz. Some ideas for QFT research. International Journal of Robust and Nonlinear Control, 2003, 13: 599-605. [11] 刘兵，冯纯伯. 基于双重准则的二自由度预测控制——连续情况. 自动化学报. 1998，24(6):721-726. [12] 冯勇等. 现代计算机控制系统. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社, 1998.7. [13] D. M. Auslander, J. R. Ridgely, J. D. Ringgenberg. Control software for mechanical systems: object-oriented design in a real-time world. Pearson Education, Inc. 2002.
12
应用案例 5——机器动物
高功率体积比和结构紧凑
13
应用案例 5——机器动物
14
应用案例 5——机器动物
15
应用案例 6——两足机器人
高功率体积比和结构紧凑
16
应用案例 6 —— 两足机器人
17
小结
液压控制技术是一门机电液一体化新技术，它是自动控制技术的 一个重要分支。液压控制技术包括开环控制和闭环控制两类，其中液 压闭环控制较为复杂。
29
第2章 参考文献
[1] Katsuhiko Ogata. System dynamics. 北京：机械工业出版社. 2004.3 [2] 吴重光. 仿真技术. 北京：化学工业出版社. 2000.5. [3] Katsuhiko Ogata. Modern control engineering. Prentice Hall, 2010 [4] John J. D’Azzo and Constantine H. Houpis, Stuart N. Sheldon. Linear Control System Analysis and Design with Matlab. New York: Marceld Dekker, Inc. 2003 [5] 王广雄，何朕. 控制系统设计. 北京：清华大学出版社, 2008.3. [6] 高钟毓等. 机电控制工程. 北京：清华大学出版社, 2011.8. [7] www. [8] Roland S. Burns. Advanced Control Enginineering. Oxord: Butterworth-Heinemann. 2001. [9] J.R. Leigh. Control theory. London: The institution of engineering and technology. 2004. [10] Isaac Horowitz. Some ideas for QFT research. International Journal of Robust and Nonlinear Control, 2003, 13: 599-605. [11] 刘兵，冯纯伯. 基于双重准则的二自由度预测控制——连续情况. 自动化学报. 1998，24(6):721-726. [12] 冯勇等. 现代计算机控制系统. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社, 1998.7. [13] D. M. Auslander, J. R. Ridgely, J. D. Ringgenberg. Control software for mechanical systems: object-oriented design in a real-time world. Pearson Education, Inc. 2002.
《液压伺服系统控制》课件
液压装置
液压装置提供了所需的压力和 流量，确保系统正常运行。
传感器
传感器用于感知系统的状态， 以反馈给控制器，帮助实现精 确控制。
执行器
执行器根据控制信号进行动作， 驱动机械设备实现所需的运动。
液压伺服系统的控制方式
1 基于位置的控制
通过控制液压油的流量和压力来实现位置的精确控制。
2 基于速度的控制
通过控制液压油的流量来实现运动的平滑变化与调节。
3 基于力的控制
通过控制液压油的压力来实现对力的精确控制，适用于需要对外力进行响应的场景。
液压伺服系统的电控系统
电控系统是液压伺服系统中常用的控制方式之一，通过电信号控制液压系统的运行。
电控系统的概述
电控系统通过电信号控制 液压系统的各个部件，实 现对液压系统的控制和调 节。
《液压伺服系统控制》 PPT课件
液压伺服系统控制是一门关于液压伺服系统控制的课程，本课程将液压伺服 系统的基本概念与控制方法进行介绍，以及实际应用案例的分享。
液压伺服系统的概念与组成
液压伺服系统是一种通过控制液压力来实现精确控制的系统。它由液压装置、传感器、执行器等组成， 每个组件的作用都不可或缺。
常见的电控系统
常见的电控系统包括脉宽 调制（PWM）控制系统和 比例控制系统。
电控系统的引导
根据具体应用需求选择合 适的电控系统，并进行必 要的引导和操作。
液压伺服系统的传感器
传感器在液压伺服系统中起着重要作用，用于感知和测量系统的各种参数和状态。
压力传感器
压力传感器用于测量和监测液 压系统中的压力变化，提供反 馈信号给控制器。
2
液压马达
液压马达是将液压油的动能转化为机械能，产生旋转运动的执行器。
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10
合并三个基本方程，消去中间交量QL及pL，可得到阀芯输入 位移和外负载力同时作用时液压缸活塞的总输出位移：
xp
Vt M t
4e Ap2
s3
Kq Ap
xv
Kce Ap2
( Vt
4e Kce
s
1) FL
(
Kce M Ap2
t
BpVt
4e Ap2
)s2
(
kVt
4e Ap2
Bp Kce Ap2
QL
Ap
dxp dt
Vt
4e
dpL dt
Ct
pL
Vt V1 V2
Ct
Ci
Ce 2
活塞在中间位置时，
1）液体压缩性影响最大，固有频率最低
2）阻尼比最小
因此，系统稳定性最差。所以，分析时，应取活塞的中间位置作为初
始位置。
7
（三）液压缸和负载的力平衡方程
负载力一般包括惯性力、粘性阻尼力、弹性力和任意外负 载力。
p
e
V V
e 6.9 108 N/m2
5
动态分析时，需要考虑泄漏和油液压缩性的影响，则流入
液压缸的流量与流出液压缸的流量不相等，为了简化分析，定
义负载流量为：
QL
Q1
Q2 2
V1 V01 Ap xp
V2 V02 Ap x p
QL
Q1
Q2 2
Ap
dxp dt
4
流入液压缸进油腔的流量：
Q1
Ap
dxp dt
V1
e
dp1 dt
Ci ( p1
p2 )
Ce
p1
从液压缸回油腔流出的流量：
Ap
Q2
Ap
dxp dt
V2
e
dp2 dt
Ci ( p1
p2 )
Q1
Ce p2
PL
v
M
Q2
液体是可压缩的。液体等效容积弹性模数β e表示容器中油 液的容积变化率与压力增长量之间的关系
6
要使压缩流量相等，应使液压缸两腔的初始容积相等，即
V1
e
dp1 dt
V2
e
dp1 dt
dp1 dp2 dt dt V1 V01 Ap xp
V01
流量方程可整理成 ：推动液压缸运动所需流量+总泄漏 流量+总压缩流量
液压伺服控制
概述
液压动力元件 = 液压放大元件 + 液压执行元件 液压放大元件（液压控制元件）：液压控制阀、伺 服变量泵 液压执行元件：液压缸、液压马达
机-液耦合（换能）元件 四种基本型式的液压动力元件：
阀控（节流控制）系统：阀控缸，阀控马达； 泵控（容积控制）系统：泵控缸、泵控马达。 液压动力元件是一个关键性的部件，它的动态特性在 很大程度上决定着整个系统的性能。
s2
KceM t Ap2
BpVt
4e Ap2
s
1
或
xp
Kq Ap
xv
K ce Ap2
( Vt
4e Kce
s
1)FL
s(s 2h2
2 h h
s
1)
式中 ωh ——液压固有频率
ζh——阻尼比
12
h
4e Ap2
M tVt
h
Kce Ap
+
9
FL
xv Kq
PL
-
+
1
-
Kc
Vt 4e
s Ct
Ap
1
xp
Mts2 Bps k
适合于负载惯量和泄漏 系数都较大，而动态过 程比较缓慢的场合。
Ap s
QL Kq xv Kc pL
QL
Ap sx p
( Vt
4e
s
Ct ) pL
Ap pL (M t s2 Bps k ) x p FL
Ci p1
p2
Ce 2
p1
p2
1
2e
V01
dp1 dt
V02
dp2 dt
Ap xp
2e
dp1 dt
dp2 dt
ps pL
p1 p1
p2 p2
p1
p2
ps ps
2
2
pL pL
dp1 1 dpL dp2 dt 2 dt dt
V1
V2
FL
xp
四通阀控制液压缸
3
（二）液压缸流量连续性方程
假设： 1）阀与液压缸的连接管道对称且短而粗，管道中的压力
损失和管道动态可以忽略 2）液压缸每个工作腔内各处压力相等，油温和体积弹性
模量为常数 3）液压缸内外泄漏均为层流流动
总流量 = 推动活塞运动所需流量 + 经过活塞密封的内泄漏流量 + 经过活塞杆密封处的外泄漏流量 + 油液压缩和腔体变形所需的流量
QL Kq xv Kc pL
QL
Ap sx p
( Vt
4e
s
Ct ) pL
Ap pL (M t s2 Bps k ) x p FL
xv Kq
+ QL
-
+1 Ap
Kc
Vt
4e
s
Ct
1 s
1 Ap
xp
适合于负载 惯量小、动
态过程较快
Mts2+Bps+k
的场合。
+
FL
1)s
Kcek Ap2
式中， Kce Kc Ct ，包括泄漏在内的总的压力流量系数。
液压缸活塞的空载速度 外负载力作用引起的速度降低
惯性力、粘性力、弹性力变化引起的压缩流量所产生的活塞速度 惯性力、粘性力、弹性力引起的泄漏流量所产生的活塞速度 活塞运动速度
11
三、传递函数简化 对特征方程的简化。因式分解，化为标准形式。 （一）没有弹性负载 （K=0）的情况
eMt Bp
Vt 4 Ap
Vt
eMt
如果粘性摩擦系数Bp可以略去，则
2
3.1 四通阀控制液压缸
零开口四边滑阀 + 对称液压缸
一、基本方程 1）液压控制阀的流量方程
Xv
2）液压缸流量连续性方程
3）液压缸与负载的力平衡方程
（一）滑阀的流量方程 假设：
1）零开口四边滑阀 2）四个节流窗口是匹配对称的 3）供油压力恒定，回油压力为零
QL Kq xv Kc pL
p1 Q1 Q2 p2
1）很多情况，以惯性负载为主。 2）液压马达伺服系统中，弹性负载很少见。 3）粘性阻尼系数Bp一般很小，所以由粘性摩擦力引起的 泄漏流量所产生的活塞速度比活塞的运动速度小得多，可忽
略不计。
xp
Kq Ap
xv
Kce Ap2
Vt
4eK
ce
s 1FL
s
Vt M t
4e Ap2
液压缸的输出力与负载力的平衡方程为：
Ap
pL
Mt
d 2xp dt2
Bp
dxp dt
kx p
FL
此外，还存在库仑摩擦等非线性负载，但采用线性化的方 法分析系统的动态特性时，必须将这些非线性负载忽略。
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二、方块图与传递函数
阀控液压缸的三个基本方程完全描述了阀控液压缸的动态特 性，将其拉式变换，则：