液压伺服系统电液伺服系统
注塑机电液伺服系统介绍
注塑机电液伺服系统介绍首先，注塑机电液伺服系统的核心部件是电液伺服阀。
电液伺服阀是一种能够精确控制液压流量和压力的装置，可以根据注塑机的工作需求精确调整液压系统的工作参数。
通过控制电液伺服阀的开启和关闭，可以实现注塑机对模具的开合和产品的注射。
其次，注塑机电液伺服系统采用了闭环控制的方式。
在注塑过程中，系统会实时监测注塑过程中的温度、压力、位移等参数，并通过反馈信号将这些参数传递给控制器。
控制器会根据这些反馈信号对电液伺服阀进行控制，从而精确地调整液压系统的工作参数，实现注塑过程中的自动化控制。
注塑机电液伺服系统具有较高的控制精度和灵活性。
传统的注塑机通常采用油压比例控制系统，但由于液压流量和压力难以精确调节，不能满足高精度注塑的需求。
而电液伺服系统采用了电液伺服阀控制液压流量和压力，具有更高的控制精度，能够满足复杂模具和高精度产品的注塑需求。
另外，注塑机电液伺服系统还具有快速响应和能耗低的优点。
电液伺服阀的响应速度快，可以在极短的时间内对液压系统的工作参数进行调整，实现更快的注塑速度和更精确的注塑过程控制。
另外，电液伺服系统采用了先进的能量回收技术，在注塑过程中能够将部分能量回收利用，减少能源消耗。
此外，注塑机电液伺服系统还具有自诊断和故障检测功能。
系统可以实时监控注塑过程中的各种参数，并且能够通过自主诊断和故障检测功能判断液压系统是否出现故障，并提供相应的报警和保护措施，保证操作人员的安全和设备的正常运行。
总之，注塑机电液伺服系统是一个高度自动化、精确控制的系统，通过电液伺服阀控制液压流量和压力，实现对注塑机的精确控制。
该系统具有控制精度高、灵活性强、响应速度快、能耗低、自诊断和故障检测等优点，能够满足高精度注塑的需求，提高注塑过程的效率和质量。
电液伺服系统
电液伺服系统电液伺服系统是一种将电气信号转换为液压能量的控制系统。
它通过控制液压阀的开启和关闭来调节液压执行器的工作状态，从而实现对机械装置的精确控制。
本文档将详细介绍电液伺服系统的结构、工作原理、常见问题及解决方案等内容。
一、系统结构1.1 主机部分主机部分是电液伺服系统的核心组成部分，包括电液转换器、伺服阀、传感器等。
其中，电液转换器将电信号转换为液压能量，伺服阀通过控制液压流量来控制液压执行器的运动，传感器用于监测执行器的位置和速度。
1.2 液压执行器液压执行器是电液伺服系统中的重要组成部分，主要包括液压缸和液压马达两种。
液压缸可将液压能量转换为机械能，实现直线运动；液压马达则可将液压能量转换为机械能，实现旋转运动。
1.3 控制部分控制部分由控制器和信号处理器组成，用于接收、处理和传输控制信号。
控制器可根据输入信号的变化调节伺服阀的开启度，从而实现对电液伺服系统的精确控制。
二、工作原理2.1 系统工作流程电液伺服系统的工作流程一般包括输入信号采样、信号处理、控制指令、伺服阀控制和液压执行器动作等步骤。
具体流程如下：（1）输入信号采样：传感器将液压执行器的位置和速度等信息转换为电信号，并传输给信号处理器。
（2）信号处理：信号处理器对输入信号进行滤波、放大等处理，将其转换为控制系统可识别的信号。
（3）控制指令：控制器根据输入信号的变化相应的控制指令。
（4）伺服阀控制：控制器根据控制指令调节伺服阀的开启度，控制液压系统的流量大小。
（5）液压执行器动作：伺服阀的控制信号作用于液压执行器，使其按照要求的位置和速度进行运动。
2.2 系统控制策略电液伺服系统可采用位置控制、速度控制和力控制等不同的控制策略。
其中，位置控制可实现对执行器位置的精确控制；速度控制可实现对执行器速度的精确控制；力控制可实现对执行器施加的力或扭矩的精确控制。
三、常见问题及解决方案3.1 液压系统压力不稳定可能原因：（1）供油系统压力不稳定。
风力发电机组电液伺服液压系统简介
风力发电机组电液伺服系统简介一、概述：风力发电机组的液压伺服系统，主要用于变浆距风力发电机组的变浆控制装置、安全浆距控制装置、偏航驱动和制动装置、停机制动装置提供液压驱动力及控制，实现风力发电机组的转速控制、功率控制，同时也制控机械刹车机构。
根据自然风速、风向，液压伺服系统自动调节发电机组在稳定的电压和频率下运行发电，并对恶劣气候实施自动安全保护。
二、风力发电机组电液伺服液压系统特点：1、可实现大范围的无级调速（调速范围达2000：1），即能在很宽的范围内很容易地调节力与转矩；2、控制性能好，对力、速度、位置等指标能以很高的响应速度精确地进行控制。
很容易实现机器的自动化，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。
3、体积小、重量轻、运动惯性小、反应速度快，动作可靠，操作性能好。
4、可自动实现过载保护。
一般采用矿物油作为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长。
5、可以方便地根据需要使用液压标准元件、灵活地构成实现任意复杂功能的系统。
6、采用高性能比例伺服阀，提高抗污染能力。
三、电液伺服系统的基本组成1、动力元件动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体（主要是油）的压力能，是指液压系统中的油泵，向整个液压系统提供压力油。
液压泵的常见结构形式有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。
2、控制元件控制元件(即各种液压阀)其作用是在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向，以满足执行元件对力、速度和运动方向的要求。
该电液伺服系统的主要元件为带位置反馈的高性能比例伺服阀。
3、执行元件执行元件是把系统的液体压力能转换为机械能的装置，驱动外负载做功。
旋转运动用液压马达，直线运动用液压缸，摆动用液压摆动马达。
油缸、马达有位置传感器与控制阀构成反馈控制。
4、辅助元件辅助元件是传递压力能和液体本身调整所必需的液压辅件，其作用是储油、保压、滤油、检测等，并把液压系统的各元件按要求连接起来，构成一个完整的液压系统。
辅助元件包括油箱、蓄能器、滤油器、传感器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位计、油温计等。
液压伺服系统工作原理
液压伺服体系工作道理1.1 液压伺服体系工作道理液压伺服体系以其响应速度快.负载刚度大.控制功率大等奇特的长处在工业控制中得到了广泛的应用.电液伺服体系经由过程应用电液伺服阀,将小功率的电旌旗灯号转换为大功率的液压动力,从而实现了一些重型机械装备的伺服控制.液压伺服体系是使体系的输出量,如位移.速度或力等,能主动地.快速而精确地追随输入量的变更而变更,与此同时,输出功率被大幅度地放大.液压伺服体系的工作道理可由图1来解释.图1所示为一个对管道流量进行中断控制的电液伺服体系.在大口径流体管道1中,阀板2的转角θ变更会产生撙节感化而起到调撙节量qT的感化.阀板迁移转变由液压缸带动齿轮.齿条来实现.这个体系的输入量是电位器5的给定值x i.对应给定值x i,有必定的电压输给放大器7,放大器将电压旌旗灯号转换为电流旌旗灯号加到伺服阀的电磁线圈上,使阀芯响应地产生必定的启齿量x v.阀启齿x v使液压油进入液压缸上腔,推进液压缸向下移动.液压缸下腔的油液则经伺服阀流回油箱.液压缸的向下移动,使齿轮.齿条带动阀板产生偏转.同时,液压缸活塞杆也带动电位器6的触点下移x p.当x p所对应的电压与x i所对应的电压相等时,两电压之差为零.这时,放大器的输出电流亦为零,伺服阀封闭,液压缸带动的阀板停在响应的qT地位.图1 管道流量（或静压力）的电液伺服体系1—流体管道;2—阀板;3—齿轮.齿条;4—液压缸;5—给定电位器;6—流量传感电位器;7—放大器;8—电液伺服阀在控制体系中,将被控制对象的输出旌旗灯号回输到体系的输入端,并与给定值进行比较而形成误差旌旗灯号以产生对被控对象的控制造用,这种控制情势称之为反馈控制.反馈旌旗灯号与给定旌旗灯号符号相反,即老是形成差值,这种反馈称之为负反馈.用负反馈产生的误差旌旗灯号进行调节,是反馈控制的根本特点.而对图1所示的实例中,电位器6就是反馈装配,误差旌旗灯号就是给定旌旗灯号电压与反馈旌旗灯号电压在放大器输入端产生的△u.图2 给出对应图1实例的方框图.控制体系经常应用方框图暗示体系各元件之间的接洽.上图方框顶用文字暗示了各元件,后面将介绍方框图采取数学公式的表达情势.图2 伺服体系实例的方框图液压伺服体系的构成液压伺服体系的构成由上面举例可见,液压伺服体系是由以下一些根本元件构成;输入元件——将给定值加于体系的输入端的元件.该元件可所以机械的.电气的.液压的或者是其它的组合情势.反馈测量元件——测量体系的输出量并转换成反馈旌旗灯号的元件.各类类形的传感器经常应用作反馈测量元件.比较元件——将输入旌旗灯号与反馈旌旗灯号比拟较,得出误差旌旗灯号的元件.放大.能量转换元件——将误差旌旗灯号放大,并将各类情势的旌旗灯号转换成大功率的液压能量的元件.电气伺服放大器.电液伺服阀均属于此类元件;履行元件——将产生调节动作的液压能量加于控制对象上的元件,如液压缸或液压马达.控制对象——各类临盆装备,如机械工作台.刀架等.液压伺服数学模子2.1 数学模子为了对伺服体系进行定量研讨,应找出体系中各变量（物理量）之间的关系.不单要搞清晰其静态关系,还要知道其动态特点,即各物理量随时光而变更的进程.描写这些变量之间关系的数学表达式称之为数学模子.2.1.1 微分方程伺服体系的动态行动可用各变量及其各阶导数所构成的微分方程来描写.当微分方程各阶导数为零时,则变成暗示各变量间静态关系的代数方程.有了体系活动的微分方程就可知道体系各变量的静态和动态行动.该微分方程就是体系的数学模子.2.1.2 拉氏变换与传递函数拉氏变换全称为拉普拉斯变换.它是将时光域的原函数f（t）变换成复变量s域的象函数F（s）,将时光域的微分方程变换成s域的代数方程.再经由过程代数运算求出变量为s的代数方程解.最后经由过程拉氏反变换得到变量为t的原函数的解.数学大将时域原函数f（t）的拉氏变换界说为如下积分：而拉氏逆变换则记为现实应用中其实不须要对原函数一一作积分运算,与查对数表类似,查拉氏变换表（表1）即可求得.拉氏变换在解微分方程进程中有如下几共性质或定理：（1）线性性质设则有式中 B——随意率性常数.（2）迭加道理这一性质极为重要,它使我们可以不作拉氏逆变换就能预感体系的稳态行动.（6）初值定理微分方程表征了体系的动态特点,它在经由拉氏变换后生成了代数方程,仍然表征了体系的动态特点.假如所有肇端前提为零,设体系（或元件）输出y(t)的拉氏变换为Y（s）和输入x（t）的拉氏变换为X（s）,则经由代数运算得（1）G（s）为一个以s为变量的函数,我们称这个函数为体系（或元件）的传递函数.故体系（或元件）的动态特点也可用其传递函数来暗示.传递函数是经典控制理论中一个重要的概念.用常系数线性微分方程暗示的体系（或元件）,在初始前提为零的前提下,经拉氏变换后,微分方程中n阶的导数项响应地变换为s n项,而系数不变.即拉氏变换后所得代数方程为一系数与原微分方程雷同,以s n代替n阶导数的多项式,移项后就是其传递函数.故一个体系（或元件）的传递函数极易求得.表1 拉氏变换表（部分）原函数ƒ（t）拉氏变换函数F（s）原函数图形（t≥0）1 单位脉冲函数δ（t）= 1单位阶跃函数=1(t＞0) 2=0(t≤0)3 t4 t n56 （1-）7 sinωt8 cosωt9 sin（ωt+θ）10 cos（ωt+θ）11 cosbt12131415 sinhωt16 coshωt例如图3所示为一个质量-弹性-油阻尼体系,该体系的力均衡微分方程为（2）式中 M——质量;x——质量的位移;B C——阻尼系数;k——弹簧刚度.图3 质量-弹性-油阻尼体系经拉氏变换得（3）写成传递函数为（4）方框图及其等效变换图4 所示是一种文字情势的方框图,它暗示体系构造中各元件的功用及它们之间的互相贯穿连接和旌旗灯号传递线路.这种方框图又称作构造方框图.另一种方框图即“函数方块图”,就是将元件或环节的传递函数写在响应的方框中,用箭头线将这些方框衔接起来,如图4所示.指向方框图的箭头暗示对其输入旌旗灯号;从方框图出来的箭头暗示输出.图中圆圈暗示比较点,亦称加减点,它对二个以上旌旗灯号根据其正.负进行代数运算.同一旌旗灯号线上的各引出旌旗灯号,数值与性质完整雷同.方框图输出旌旗灯号的因次,等于输入旌旗灯号的因次与方程中传递函数因次的乘积.图4 体系方框图1—输入旌旗灯号;2—比较点;3—引出旌旗灯号;4—输出旌旗灯号方框图等效变换.简化轨则见表2.表2 方块图变换轨则序号原方块图等效方块图1234567891011121314电液伺服阀电液伺服阀电液伺服阀既是电液转换元件,又是功率放大元件,它可以或许把渺小的电气旌旗灯号转换成大功率的液压能（流量和压力）输出.它的机能的好坏对体系的影响很大.是以,它是电液控制体系的焦点和症结.为了可以或许精确设计和应用电液控制体系,必须控制不合类型和机能的电液伺服阀.伺服阀输入旌旗灯号是由电气元件来完成的.电气元件在传输.运算和参量的转换等方面既快速又轻便,并且可以把各类物理量转换成为电量.所以在主动控制体系中广泛应用电气装配作为电旌旗灯号的比较.放大.反馈检测等元件;而液压元件具有体积小,构造紧凑.功率放大倍率高,线性度好,逝世区小,敏锐度高,动态机能好,响应速度快等长处,可作为电液转换功率放大的元件.是以,在一控制体系中常以电气为“神经”,以机械为“骨架”,以液压控制为“肌肉”最大限度地施展机电.液的长处.因为电液伺服阀的种类许多,但各类伺服阀的工作道理又基底细似,其剖析研讨的办法也大体雷同,故今以经常应用的力反馈两级电液伺服阀和地位反馈的双级滑阀式伺服阀为重点,评论辩论它的根本方程.传递函数.方块图及其特点剖析.其它伺服阀只介绍其工作道理,同时也介绍伺服阀的机能参数及其测试办法电液伺服阀的构成电液伺服阀在电液控制体系中的地位如图27所示.电液伺服阀包含电力转换器.力位移转换器.前置级放大器和功率放大器等四部分.3.1.1 电力转换器包含力矩马达（迁移转变）或力马达（直线活动）,可把电气旌旗灯号转换为力旌旗灯号.3.1.2 力位移转换器包含钮簧.弹簧管或弹簧,可把力旌旗灯号变成位移旌旗灯号而输出.3.1.3 前置级放大器包含滑阀放大器.喷嘴挡板放大器.射流管放大器.3.1.4 功率放大器——滑阀放大器由功率放大器输出的液体流量则具有必定的压力,驱动履行元件进行工作.图27 电液控制体系方块图电液伺服阀的分类电液伺服阀的分类电液伺服阀的种类许多,根据它的构造和机能可作如下分类：1）按液压放大级数,可分为单级伺服阀.两级伺服阀和三级伺服阀,个中两级伺服阀应用较广.2）按液压前置级的构造情势,可分为单喷嘴挡板式.双喷嘴挡板式.滑阀式.射流管式和偏转板射流式.3）按反馈情势可分为地位反馈.流量反馈和压力反馈.4）按电-机械转换装配可分为动铁式和动圈式.5）按输出量情势可分为流量伺服阀和压力控制伺服阀.6）按输入旌旗灯号情势可分为中断控制式和脉宽调制式.伺服阀的工作道理伺服阀的工作道理下面介绍两种重要的伺服阀工作道理.力反馈式电液伺服阀的构造和道理如图28所示,无旌旗灯号电流输入时,衔铁和挡板处于中央地位.这时喷嘴4二腔的压力p a=p b,滑阀7二端压力相等,滑阀处于零位.输入电流后,电磁力矩使衔铁2连同挡板偏转θ角.设θ为顺时针偏转,则因为挡板的偏移使p a＞p b,滑阀向右移动.滑阀的移动,经由过程反馈弹簧片又带动挡板和衔铁反偏向扭转（逆时针）,二喷嘴压力差又减小.在衔铁的原始均衡地位（无旌旗灯号时的地位）邻近,力矩马达的电磁力矩.滑阀二端压差经由过程弹簧片感化于衔铁的力矩以及喷嘴压力感化于挡板的力矩三者取得均衡,衔铁就不再活动.同时感化于滑阀上的油压力与反馈弹簧变形力互相均衡,滑阀在分开零位一段距离的地位上定位.这种依附力矩均衡来决议滑阀地位的方法称为力反馈式.假如疏忽喷嘴感化于挡板上的力,则马达电磁力矩与滑阀二端不服衡压力所产生的力矩均衡,弹簧片也只是受到电磁力矩的感化.是以其变形,也就是滑阀分开零位的距离和电磁力矩成正比.同时因为力矩马达的电磁力矩和输入电流成正比,所以滑阀的位移与输入的电流成正比,也就是经由过程滑阀的流量与输入电流成正比,并且电流的极性决议液流的偏向,如许便知足了对电液伺服阀的功效请求.图28 力反馈式伺服阀的工作道理1—永远磁铁;2—衔铁;3—扭轴;4—喷嘴;5—弹簧片;6—过滤器;7—滑阀;8—线圈;9—轭铁因为采取了力反馈,力矩马达根本上在零位邻近工作,只请求其输出电磁力矩与输入电流成正比（不象地位反馈中请求力矩马达衔铁位移和输入电流成正比）,是以线性度易于达到.别的滑阀的位移量在电磁力矩必定的情形下,决议于反馈弹簧的刚度,滑阀位移量便于调节,这给设计带来了便利.采取了衔铁式力矩马达和喷嘴挡板使伺服阀构造极为紧凑,并且动特点好.但这种伺服阀工艺请求高,造价高,对于油的过滤精度的请求也较高.所以这种伺服阀实用于请求构造紧凑,动特点好的场合.力反馈式电液伺服阀的方框图如图29.图29 力反馈式伺服阀方框图3.3.2 地位反馈式伺服阀图30为二级滑阀式地位反馈伺服阀构造.该类型电液伺服阀由电磁部分,控制滑阀和主滑阀构成.电磁部分是一只力马达,道理如前所述.动圈靠弹簧定位.前置放大器采取滑阀式（一级滑阀）.如图所示,在均衡地位（零位）时,压力油从P腔进入,分别经由过程P腔槽,阀套窗口,固定撙节孔3.5到达上.下控制窗口,然后再经由过程主阀（二级阀芯）的回油口回油箱.输入正向旌旗灯号电流时,动圈向下移动,一级阀芯随之下移.这时,上控制窗口的过流面积减小,下控制窗口的过流面积增大.所以上控制腔压力升高而下控制腔的压力下降,使感化在主阀芯（二级阀芯）两头的液压力掉去均衡.主阀芯在这一液压力感化下向下移动.主阀芯下移,使上控制窗口的过流面积逐渐增大,下控制窗口的过流面积逐渐缩小.当主阀芯移动到上.下控制窗口过流面积从新相等的地位时,感化于主阀芯两头的液压力从新均衡.主阀芯就逗留在新的均衡地位上,形成必定的启齿.这时,压力油由P腔经由过程主阀芯的工作边到A腔而供应负载.回油则经由过程B腔,主阀芯的工作边到T腔回油箱.输入旌旗灯号电流反向时,阀的动作进程与此相反.油流反向为P→B,A→T.上述工作进程中,动圈的位移量,一级阀芯（先导阀芯）的位移量与主阀芯的位移量均相等.因动圈的位移量与输入旌旗灯号电流成正比,所以输出的流量和输入旌旗灯号电流成正比.图30 地位反馈伺服阀构造1—阀体;2—阀套;3—固定撙节口;4—二级阀芯;5—固定撙节口;6—一级阀芯;7—线圈;8—下弹簧;9—上弹簧;10—磁钢二级滑阀型地位反馈式伺服阀的方框图如图31所示.该型电液伺服阀具有构造简略,工作靠得住,轻易保护,可在现场进行调剂,对油液干净度请求不太高.图31 地位反馈式电液伺服阀方框图电液伺服阀的根本特点空载时输出流量和输入旌旗灯号电流之间的关系,经常应用空载流量特点曲线来暗示（图32）.由这一曲线可得到该阀的额定值.线性度.滞环.流量增益等特点.额定电流I R——在这一电流规模内,阀的输出流量与输入旌旗灯号电流成正比.额定空载流量——在额定压力与额定电流下阀的空载流量.线性度——q-I曲线直线性的器量.图32 空载流量特点曲线I R——额定电流;q0——最大空载流量;tanθ——流量增益滞环——重要用来标明旌旗灯号电流转变偏向时,由摩擦力.磁滞等原因使I-q曲线不重合的程度.常以曲线上同一流量下电流最大差值△I max与阀的额定电流I R之比来暗示.流量增益——q L与I之比值,即q-I曲线的平均斜率.3.4.2 压力增益特点在必定供油压力下,在输入电流I和负载压力p L=p1－p2曲线上,比值△p L/△I称为压力增益.当负载流量保持为零时,在零位（中央均衡地位）邻近的压力增益称为零位压力增益.零位压力增益与主滑阀的启齿情势有关,以零启齿情势最高.进步供油压力p s也可进步零位压力增益.但这一特点重要与阀的制造质量有关.进步零位压力增益,对于减小不敏锐区.进步精度有感化,但对稳固性起相反的感化.图33是零启齿伺服阀的零位压力增益特点曲线.图33 零位压力增益特点曲线3.4.3 负载压力.流量特点这一特点往往是选用伺服阀的重要根据.图34即为负载压力-流量特点曲线.3.4.4 对数频率特点它暗示电液伺服阀的动态特点.幅频曲线中一3dB时频率为该阀的频宽.其值越大则该阀的工作频率规模越大.对数频率特点也是剖析伺服体系动特点以及设计.分解电液伺服体系的根据.图35即为阀的对数频率特点曲线.3.4.5 零飘与零偏伺服阀因为供油压力的变更和工作油温度的变更而引起的零位（Q L=p L=0的几何地位）变更称为零飘.零飘一般用使其恢复位所需加的电流值与额定电流值之比来权衡.这一比值越小越好.别的,因为制造.调剂.装配的不同,控制线圈中不加电流时,滑阀不必定位于中位.有时必须加必定的电流才干使其恢复中位（零位）.这一现象称为零偏.零偏以使阀恢复零位所需加之电流值与额定电流值之比来权衡.图34 负载压力-流量特点曲线图35 对数频率特点曲线3.4.6 不敏锐度因为不敏锐区的消失,伺服阀只有在输入旌旗灯号电流达必定值时才会转变状况.使伺服阀产生状况变更的最小电流与额定电流之比称为不敏锐度.其值愈小愈好.液压伺服体系设计液压伺服体系设计在液压伺服体系中采取液压伺服阀作为输入旌旗灯号的转换与放大元件.液压伺服体系能以小功率的电旌旗灯号输入,控制大功率的液压能（流量与压力）输出,并能获得很高的控制精度和很快的响应速度.地位控制.速度控制.力控制三类液压伺服系同一般的设计步调如下：1）明白设计请求：充分懂得设计义务提出的工艺.构造实时体系各项机能的请求,并应具体剖析负载前提.2）拟定控制计划,画出体系道理图.3）静态盘算：肯定动力元件参数,选择反馈元件及其它电气元件.4）动态盘算：肯定体系的传递函数,绘制开环波德图,剖析稳固性,盘算动态机能指标.5）校核精度和机能指标,选择校订方法和设计校订元件.6）选择液压能源及响应的从属元件.7）完成履行元件及液压能源施工设计.本章的内容主如果按照上述设计步调,进一步解释液压伺服体系的设计原则和介绍具体设计盘算办法.因为地位控制体系是最根本和应用最广的体系,所以介绍将以阀控液压缸地位体系为主.4.1 周全懂得设计请求4.1.1 周全懂得被控对象液压伺服控制体系是被控对象—主机的一个构成部分,它必须知足主机在工艺上和构造上对其提出的请求.例如轧钢机液压压下地位控制体系,除了应可以或许推却最大轧制负载,知足轧钢机轧辊辊缝调节最大行程,调节速度和控制精度等请求外,履行机构—压下液压缸在外形尺寸上还受轧钢机牌楼窗口尺寸的束缚,构造上还必须包管知足改换轧辊便利等请求.要设计一个好的控制体系,必须充分看重这些问题的解决.所以设计师应周全懂得被控对象的工况,并分解应用电气.机械.液压.工艺等方面的理论常识,使设计的控制体系知足被控对象的各项请求.4.1.2 明角设计体系的机能请求1）被控对象的物理量：地位.速度或是力.2）静态极限：最大行程.最大速度.最大力或力矩.最大功率.3）请求的控制精度：由给定旌旗灯号.负载力.干扰旌旗灯号.伺服阀及电控体系零飘.非线性环节（如摩擦力.逝世区等）以及传感器引起的体系误差,定位精度,分辩率以及许可的飘移量等.4）动态特点：相对稳固性可用相位裕量和增益裕量.谐振峰值和超调量等来划定,响应的快速性可用载止频率或阶跃响应的上升时光和调剂时光来划定;5）工作情形：主机的工作温度.工作介质的冷却.振动与冲击.电气的噪声干扰以及响应的耐高温.防水防腐化.防振等请求;6）特别请求;装备重量.安然呵护.工作的靠得住性以及其它工艺请求.4.1.3 负载特点剖析精确肯定体系的外负载是设计控制体系的一个根本问题.它直接影响体系的构成和动力元件参数的选择,所以剖析负载特点应尽量反应客不雅现实.液压伺服体系的负载类型有惯性负载.弹性负载.粘性负载.各类摩擦负载（如静摩擦.动摩擦等）以及重力和其它不随时光.地位等参数变更的恒值负载等.4.2 拟定控制计划.绘制体系道理图在周全懂得设计请求之后,可根据不合的控制对象,按表6所列的根本类型选定控制计划并拟定控制体系的方块图.如对直线地位控制系同一般采取阀控液压缸的计划,方块图如图36所示.图36 阀控液压缸地位控制体系方块图表6 液压伺服体系控制方法的根本类型伺服体系控制旌旗灯号控制参数活动类型元件构成机液电液气液电气液模仿量数字量位移量地位.速度.加快度.力.力矩.压力直线活动摆动活动扭转活动1.阀控制：阀-液压缸,阀-液压马达2.容积控制：变量泵-液压缸;变量泵-液压马达;阀-液压缸-变量泵-液压马达3.其它：步近式力矩马达4.3 动力元件参数选择动力元件是伺服体系的症结元件.它的一个重要感化是在全部工作轮回中使负载按请求的速度活动.其次,它的重要机能参数能知足全部体系所请求的动态特点.此外,动力元件参数的选择还必须斟酌与负载参数的最佳匹配,以包管体系的功耗最小,效力高.动力元件的重要参数包含体系的供油压力.液压缸的有用面积（或液压马达排量）.伺服阀的流量.当选定液压马达作履行元件时,还应包含齿轮的传动比.4.3.1 供油压力的选择选用较高的供油压力,在雷同输出功率前提下,可减小履行元件——液压缸的活塞面积（或液压马达的排量）,因而泵和动力元件尺寸小重量轻,装备构造紧凑,同时油腔的容积减小,容积弹性模数增大,有利于进步体系的响应速度.但是随供油压力增长,因为受材料强度的限制,液压元件的尺寸和重量也有增长的趋向,元件的加工精度也请求进步,体系的造价也随之进步.同时,高压时,泄露大,发烧高,体系功率损掉增长,噪声加大,元件寿命下降,保护也较艰苦.所以前提许可时,平日照样选用较低的供油压力.经常应用的供油压力等级为7MPa到28MPa,可根据体系的要乞降构造限制前提选择恰当的供油压力.4.3.2 伺服阀流量与履行元件尺寸的肯定如上所述,动力元件参数选择除应知足拖动负载和体系机能两方面的请求外,还应斟酌与负载的最佳匹配.下面侧重介绍与负载最佳匹配问题.（1）动力元件的输出特点将伺服阀的流量——压力曲线经坐标变换绘于υ－F L平面上,所得的抛物线即为动力元件稳态时的输出特点,见图37.图37 参数变更对动力机构输出特点的影响a）供油压力变更;b）伺服阀容量变更;c）液压缸面积变更。
电液伺服系统原理
电液伺服系统原理
电液伺服系统是一种通过控制液压油流来实现位置、速度和力的精确控制的系统。
它由液压系统、电气系统和机械执行部分组成。
液压系统是电液伺服系统的核心部分，它包括液压泵、液压缸、液压阀和液压油箱。
液压泵通过压力油将液压油推送给液压缸，从而产生力或运动。
液压阀用于控制液压油的流动方向和流量。
液压油箱用于储存液压油，并保持其温度和清洁度。
电气系统通过控制电信号来控制液压系统。
它包括传感器、控制器和执行器。
传感器用于检测被控对象的位置、速度和力，并将其转化为电信号。
控制器接收传感器反馈的电信号，经过计算和处理后，输出控制信号给执行器。
执行器接收控制信号，并控制液压阀的开关状态，从而控制液压系统的运动和力。
机械执行部分将液压系统的力和运动传递给被控对象。
它包括液压缸、阀门、连接杆等元件。
液压缸接收液压油的力，并将其转化为线性运动。
阀门用于控制液压油流的方向和流量。
连接杆将液压缸的运动传递给被控对象，实现位置、速度和力的控制。
总之，电液伺服系统通过控制液压油流来实现位置、速度和力的精确控制。
液压系统、电气系统和机械执行部分相互配合，完成对被控对象的精确控制。
液压伺服控制系统第7章电液伺服阀PPT课件
击、不受环境温度和压力等影响。
二、永磁力矩马达
1、力矩马达的工作原理 图2所示为一种常用的永磁动铁式力矩马达 工作原理图，它由永久磁铁、上导磁体、下导 磁体、衔铁、控制线圈、弹簧管等组成。衔铁 固定在弹簧管上端，由弹簧管支承在上、下导 磁体的中间位置，可绕弹簧管的转动中心作微 小的转动。衔铁两端与上、下导磁体(磁极)形 成四个工作气隙①、②、⑤、①。两个控制线 圈套在衔铁之上。上、下导磁体除作为磁极外， 还为永久磁铁产生的极化磁通和控制线圈产生 的控制磁通提供磁路。
1―喷嘴 2―喷嘴 3―固定节流孔 4―固 定节流孔 5―第二级滑阀阀芯 6―永磁 体 7―衔铁 8―电磁线圈 9―弹簧管 10―反馈弹簧
二、基本方程与方框图
力矩马达的运动方程包括基本电压方程，衔铁和挡板 组件的运动方程，挡板位移于转角之间的关系，喷嘴 挡板至滑阀的传递函数，阀控液压缸的传递函数，以 及作用在挡板上的压力反馈方程，根据这些方程可以 画出电液伺服阀的方框图。
两级伺服阀 此类阀克服了单级伺服阀缺点，是最常用的型 式。
三级伺服阀 此类阀通常是由一个两级伺服阀作前置级控制 第三级功率滑阀．功率级滑阀阀芯位移通过电气反馈形成闭环 控制，实现功率级滑阀阀芯的定位。三级伺服阀通常只用在大 流量的场合。
按第一级阀的结构形式分类： 可分为：滑阀、单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀 射流管阀和偏 转板射流阀。
1)动铁式力矩马达因磁滞影响而引起的输出位移滞后比动圈式 力马达大。
2)动圈式力马达的线性范围比动铁式力矩马达宽。因此．动圈 式力马达的工作行程大，而动铁式力矩马达的工作行程小。
电液伺服系统的原理及应用
电液伺服系统的原理及应用一．电液伺服系统概述电液伺服系统在自动化领域是一类重要的控制设备，被广泛应用于控制精度高、输出功率大的工业控制领域．液体作为动力传输和控制的介质，跟电力相比虽有许多不甚便利之处且价格较贵，但其具有响应速度快、功率质量比值大及抗负载刚度大等特点，因此电液伺服系统在要求控制精度高、输出功率大的控制领域占有独特的优势。
电液伺服控制系统是以液压为动力，采用电气方式实现信号传输和控制的机械量自动控制系统。
按系统被控机械量的不同，它又可以分为电液位置伺服系统、电液速度伺服控制系统和电液力控制系统三种。
我国的电液伺服发展水平目前还处在一个发展阶段，虽然在常规电液伺服控制技术方面，我们有了一定的发展。
但在电液伺服高端产品及应用技术方面，我们距离国外发达国家的技术水平还有着很大差距。
电液伺服技术是集机械、液压和自动控制于一体的综合性技术，要发展国内的电液伺服技术必须要从机械、液压、自动控制和计算机等各技术领域同步推进。
二．电液伺服的组成电液控制系统是电气液压控制系统简称，它由电气控制及液压两部分组成。
在电子-液压混合驱动技术里，能量流是由电子控制，由液压回路传递，充分结合了电子控制和液压传动两者混合驱动技术的优点避免了它们各自的缺陷。
⑴电子驱动技术的特点①高精度、高效率，低能耗、低噪音②高性能动态能量控制③稳定的温度性能④能量再生及反馈电网⑤在循环空闲的时间没有能量损失⑵液压驱动技术的特点①高(力/功)密度②结构紧凑③液压马达（油缸）是大功率且经济的执行元件④在液压系统做压力控制的时候有明显的能量流失液压部分：以液体为传动介质，靠受压液体的压力能来实现运动和能量传递。
基于液压传动原理，系统能够根据机械装备的要求，对位置、速度、加速度、力等被控量按一定的精度进行控制，并且能在有外部干扰的情况下，稳定、准确的工作，实现既定的工艺目的。
（工控网）液压伺服阀是输出量与输入量成一定函数关系，并能快速响应的液压控制阀，是液压伺服系统的重要元件。
数控机床伺服系统的分类
数控机床伺服系统的分类数控机床伺服系统按用途和功能分为进给驱动系统和主轴驱动系统；按控制原理和有无检测反馈环节分为开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统；按使用的执行元件分为电液伺服系统和电气伺服系统。
1.按用途和功能分：(1)进给驱动系统：是用于数控机床工作台坐标或刀架坐标的控制系统，控制机床各坐标轴的切削进给运动，并提供切削过程所需的力矩。
主要关心其力矩大小、调速范围大小、调节精度高低、动态响应的快速性。
进给驱动系统一般包括速度控制环和位置控制环。
(2)主轴驱动系统：用于控制机床主轴的旋转运动，为机床主轴提供驱动功率和所需的切削力。
主要关心其是否有足够的功率、宽的恒功率调节范围及速度调节范围；它只是一个速度控制系统。
2.按使用的执行元件分：(1)电液伺服系统其伺服驱动装置是电液脉冲马达和电液伺服马达。
其优点是在低速下可以得到很高的输出力矩，刚性好，时间常数小、反应快和速度平稳；其缺点是液压系统需要供油系统，体积大、噪声、漏油等。
（2）电气伺服系统其伺服驱动装置伺服电机（如步进电机、直流电机和交流电机等）。
其优点是操作维护方便，可靠性高。
其中，1）直流伺服系统其进给运动系统采用大惯量宽调速永磁直流伺服电机和中小惯量直流伺服电机；主运动系统采用他激直流伺服电机。
其优点是调速性能好；其缺点是有电刷，速度不高。
2）交流伺服系统其进给运动系统采用交流感应异步伺服电机（一般用于主轴伺服系统）和永磁同步伺服电机（一般用于进给伺服系统）。
优点是结构简单、不需维护、适合于在恶劣环境下工作；动态响应好、转速高和容量大。
3.按控制原理分（1）开环伺服系统系统中没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置→进给系统），故系统稳定性好。
开环伺服系统的特点：1. 一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。
2. 无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，机床运动精度主要取决于伺服驱动电机和机械传动机构的性能和精度。
步进电机步距误差，齿轮副、丝杠螺母副的传动误差都会反映在零件上，影响零件的精度。
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压力反馈校正
方块图及其变换
动压反馈校正
方块图变换
变换后方块图
增加部分
机械手液压伺服系统
如图所示为机械手手臂伸缩伺服系统工作原 理图。
数控铣床液压伺服系统
如图所示为数控铣床的传动系统。
8.4 电液速度伺服系统
一、阀控马达速度控制系统
速度控制系统是一个不稳定的系统，为了使系统稳 定，必须要加校正环节，可以考虑加滞后校正和积分 校正。
8.5 电液力伺服系统分析
以力为被调量的液压伺服校制系统称为液压力控制系统。在工 程实际中，力控制系统应用的很多，如材料试验机、结构物疲 劳试验机、轧机张力控制系统、车轮刹车装置等都采用电液力 控制系统。 一、 系统组成及工作原理 电液力控制系统主要由伺服放大器、电液伺服阀、液压缸和力 传感器等组成当指今装置发出的指令电压信号作用于系统 时．液压缸便有输出力。该力由力传感器检测转换为反馈电压 信号与指令电压信号相比较，得出偏差电压信号。此偏差信号 经伺服放大器放大后输入到伺服阀，使伺服阀产生负载压差作 用于液压缸活塞上，使输出力向减小误差的方向变化，直至输 出力等于指令信号所规定的值为止。在稳态情况下，输出力与 偏差信号成比例。
方块图及其化简
化简后系 统
2、带位置环的泵控闭环速度控制系统 它是在开环速度控制的基础上，增加速度传感器将液压马达转 速进行反馈。构成闭环控制系统。速度反馈信号与速度指令信 号的差值经积分放大器加到变量伺服机构的输入端、使泵的流 量向减小速度误差的方向变化。采用积分放大器是为了使开环 系统具有积分特性。构成I型无差系统。通常．由于变量伺服机 构的惯性很小，液压缸—负载的固有频率很高．阀控液压缸可 以看成积分环节，变量伺服机构基本上可以看成是比例环 节．系统的动态特件主要出泵控液压马达的动态所决定。
The end
液压动力元件模型
s2 K 2 1 m Fc Xv s s 2 2 0 1 2 s 1 r 0 0
系统模型
校正前系统伯德图
校正后系统伯德图
液压控制系统
清华大学出版社
ISBN：978-7-302-37899-0
PI控制器+加法器
U a (s)
R14 5W5 R17 6W6
R15
1 1 U ( s ) U ( s ) r f0 1 C5 R17 6W6 s R11 R12 1
反馈放大器
Uf0 U fi
R57 35W35 1 1 K fa R55
2 sv
sv
sv
s 1
Gsv ( s) 1
无弹性负载四通阀控对称缸动力元件方块图
系统方块图
开环伯德图
系统的稳定条件
K v 2 hh
闭环系统
系统闭环刚度特性
8.3 电液位置伺服系统校正
以上讨论了比例控制的电液位置伺服系统，其性能主 要由动力元件参数所决定，对这种系统，单纯靠调整 增益往往满足不了系统的全部性能指标，这时就要对 系统进行校正，高性能的电液伺服系统一般都要加校 正装置。
二、 数字伺服系统
在数字伺服系统中，全部信号或部分信号是离散参量。因此数字 伺服系统又分为全数字伺服系统和数字—模拟伺服系统两种。
模拟电液控制系统
1—指令电位器 2—比较器和放大器 3—电液伺服阀 4—液压缸 5—反馈电位器 6—工作台
模拟电液控制系统
1—电液伺服阀 2—功率放大器 3—相敏放大器 4—接收自整角机 5—发送自整角机 6—液压伺服马达
方块图及其化简
化简后系 统
3、不带位置环的泵控闭环速度控制系统
如果将变量伺服机构的位置反馈去掉，并将积分放大器改为比 例放大器．可得到闭环这种速度控制系统。由于积分环节是在伺 服阀和变量泵斜盘力的后面，所以伺服阀零漂和斜盘力等引起的 静差仍然存在。变量机构开环控制，抗干扰能力差．易受零漂、 摩擦等影响。
电液伺服系统
OUTLINE
介绍电液伺服系统类型，重点讲述了位置电液伺服 系统的分析与校正。
8.1 电液伺服系统类型
一、模拟伺服系统
在模拟伺服系统中，全部信号都是连续的模拟量，模拟伺服系统 重复精度高，但分辨能力较低(绝对精度低)。伺服系统的精度在很 大程度上取决于检测装置的精度，另外模拟式检测装置的精度一般 低于数字式检测装置．所以模拟伺服系统分辨能力低于数字伺服系 统。另外模拟伺服系统中微小信号容易受到噪声和零漂的影响、因 此当输入信号接近或小于输入端的噪声和零漂时，就不能进行有效 的控制了。
三、压力反馈和动压反馈校正
采用压力反馈和动压反馈校正的目的是提高系统的阻 尼。负载压力随系统的动态而变化。当系统振动加剧 时，负载压力也增大。如果将负载压力加以反馈，使 输入系统的流量减少．则系统的振动将减弱。起到了 增加系统阻尼的作用。 可以来用压力反馈伺服阀或功压反馈伺服阀实现压力 反馈和动压反馈。也可以采用液压机械网络或电反馈 实现压力反馈或动压反馈。
一、滞后校正
滞后校正的主要作用是通过提高低频段增益，减小系 统的稳态误差，或者在保证系统稳态精度的条件下， 通过降低系统高频段的增益，以保证系统的稳定性。
系统开环伯德图
a b c
未校正系统 校正环节 校正后系统
二、速度和加速度校正
速度反馈校正的主要作用是提高主回路的静态刚度， 减少速度反馈回路内的干扰和非线件的影响，提高系 统的静态精度。加速度反馈主要是提高系统的阻尼。 它们可以单独使用，也可以联合使用。
方块图
模拟电子放大器
I sv
R36 15 R24 14W14 R36 1 R26 16W16 30 15 U a R R37 R30 R W R R R 16 27 37 22 28 26
I sv (s) R R 14W14 K a 36 15 24 U a ( s) R37 R22 R28
电液伺服 阀数学模 型
若伺服阀相位滞后-90º 频率与液压控制系统动 态特性频率接近
若伺服阀相位滞后-90º 频 率高于液压控制系统动态 特性频率3倍至5倍
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Gsv ( s )
s
2
2 sv
1 2 sv
G sv ( s )
s 1
1
若伺服阀相位滞后-90º 频 率高于液压控制系统动态 特性频率5倍以上，
模拟电液控制系统
数字电液控制系统
8.2 电液伺服系统分析
6.2.1系统的组成及其传递函数 电液伺服系统的动力元件分为阀控式和泵控式两 种基本型式，但采用的指令装置、反馈测量装置和 放大、校正的电子部件不同，就构成了不同的系统。
1—反馈放大器 2—机架 3—液压缸 4—电子伺服放大器 5—电液伺服阀 6— 粘性阻力负载 7—惯性负载
方块图
系统开环伯德图
从伯德图中看出： 系统以-40dB/Dec斜率穿越0dB线，相角余量很小或为负值。 控制系统相对稳定性差或系统是不稳定的，系统需要校正。
校正后系统
a 积分控制器
b 惯性环节控制器
二、泵控马达速度控制系统
泵控马达速度控制系统有开环控制和闭环控制两种。 1、泵控开环速度控制系统 变量泵的斜盘角由比例放大器、伺服阀、液压缸和位 移传感器组成的位置回路控制。通过改变变量泵斜盘 角来控制供给液压马达的流量，以此来调节液压马达 的转速。因为是开环控制，受负载和温度变化的影响 较大，控制精度差。