液压伺服控制
液压伺服系统的特点及原理
液压伺服系统的特点及原理
随着液压伺服控制技术的飞速发展，液压伺服系统的应用越来越广泛，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。
液压伺服系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量的变化而变化，与此同时，输出功率被大幅度地放大。
液压伺服控制系统原理：
液压伺服控制系统的工作特点：(1)在系统的输出和输入之间存在反馈连接，从而组成闭环控制系统。
反馈介质可以是机械的，电气的、气动的、液压的或它们的组合形式。
(2)系统的主反馈是负反馈，即反馈信号与输入信号相反，两者相比较得偏差信号控制液压能源，输入到液压元件的能量，使其向减小偏差的方向移动，既以偏差来减小偏差。
(3)系统的输入信号的功率很小，而系统的输出功率可以达到很大。
因此它是一个功率放大装置，功率放大所需的能量由液压能源供给，供给能量的控制是根据伺服系统偏差大小自动进行的。
综上所述，液压伺服控制系统的工作原理就是流体动力的反馈控制。
即利用反馈连接得到偏差信号，再利用偏差信号去控制液压能源输入到系统的能量，使系统向着减小偏差的方向变化，从而使系统的实际输出与希望值相符。
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。
液压伺服技术完美版.
当阀芯右移时：
QL =Cd A（-xV） 1（ps pL）=-Cd xV 1（ps pL）
QL =Cd
xV xV
1（ps
xV xV
pL）
QL =Cd xV
1（1
xV xV
pL）...无因次形式
QL
=
QL Qs
Q2 =Cd A2
4、阀各节流口的流量系数相等，
即Cd1=Cd2 =Cd3 =Cd4 = Cd
Q3 =Cd A3
则有：
Q4 =Cd A4
2（p1 po）
2（p
2
p0）
2（ps
p
）
2
2（ps p1）
*
PL 称为负载压力；QL称为负载流量。 在大多数情况下，阀的窗口都是匹配的和对称
的，则有:A1= A3； A2= A4；而且Q1= Q3； Q2= Q4；
2、流量一压力系数Kc：它是压力一流 量曲线的切线斜率冠以负号。流量一 压力系数表示阀开度一定时，负载压 降变化所引起的负载流量变化大小。
3、压力增益(压力灵敏度) Kp：它是压 力特性曲线的切线斜率。
K
q
=
QL XV
Kc
=
QL pL
Kp
pL XV
Kq Kc
*
应当指出以下几点: (1)阀的三个系数是表征阀静态特性的三个性能参数，这些 系数在确定系统的稳定性、响应特性时是非常重要的。流 量增益直接影响系统的开环放大系数，因而对系统的稳定
*
一、轴向液动力：稳态液动力（好力利于稳定，但加重驱动力）； 瞬态液动力（时好时坏）。
*
液压伺服、比例控制
液压伺服系统工作原理1.1 液压伺服系统工作原理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。
电液伺服系统通过使用电液伺服阀，将小功率的电信号转换为大功率的液压动力，从而实现了一些重型机械设备的伺服控制。
液压伺服系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量的变化而变化，与此同时，输出功率被大幅度地放大。
液压伺服系统的工作原理可由图1来说明。
图1所示为一个对管道流量进行连续控制的电液伺服系统。
在大口径流体管道1中，阀板2的转角θ变化会产生节流作用而起到调节流量qT的作用。
阀板转动由液压缸带动齿轮、齿条来实现。
这个系统的输入量是电位器5的给定值x i。
对应给定值x i，有一定的电压输给放大器7，放大器将电压信号转换为电流信号加到伺服阀的电磁线圈上，使阀芯相应地产生一定的开口量x v。
阀开口x v使液压油进入液压缸上腔，推动液压缸向下移动。
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，伺服阀关闭，液压缸带动的阀板停在相应的qT位置。
图1 管道流量（或静压力）的电液伺服系统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—电液伺服阀在控制系统中，将被控制对象的输出信号回输到系统的输入端，并与给定值进行比较而形成偏差信号以产生对被控对象的控制作用，这种控制形式称之为反馈控制。
反馈信号与给定信号符号相反，即总是形成差值，这种反馈称之为负反馈。
用负反馈产生的偏差信号进行调节，是反馈控制的基本特征。
而对图1所示的实例中，电位器6就是反馈装置，偏差信号就是给定信号电压与反馈信号电压在放大器输入端产生的△u。
液压缸位置伺服控制系统的设计与优化
液压缸位置伺服控制系统的设计与优化液压是一种广泛应用于工业领域的技术，而液压缸作为其中的重要组成部分，起到了控制和传动力的关键作用。
液压缸的位置伺服控制系统设计与优化是一个不断发展的领域，本文将从控制原理、设计方法和优化策略三个方面探讨液压缸位置伺服控制系统的发展和应用。
一、控制原理液压缸的位置伺服控制系统是基于反馈控制原理的。
该系统的目标是通过对液压油的控制，使液压缸的位置达到期望值。
控制器根据外部的输入信号和反馈信息，对液压系统进行控制和调节，以实现位置的精确控制。
在液压缸位置伺服控制系统中，主要采用的控制方式有比例控制、积分控制和微分控制。
比例控制通过调节控制信号与反馈信号之间的比例关系，使系统的响应更为迅速。
积分控制通过积分控制器对误差进行积分，以消除系统的稳态误差。
微分控制则通过微分控制器对误差的变化率进行调节，以提高系统的动态响应性能。
二、设计方法液压缸位置伺服控制系统的设计方法主要包括系统分析、参数选取、控制器设计和系统仿真等步骤。
在系统分析中，需要确定系统的目标、输入和输出，并对系统进行建模和分析。
参数选取则是根据系统的要求和性能指标，选择合适的液压元件和参数数值。
控制器设计是根据系统的特点和需求，设计出合适的控制算法和参数。
系统仿真则是通过软件模拟系统的运行和反馈信息，以评估系统的性能和稳定性。
在液压缸位置伺服控制系统的设计中，还需要考虑到系统的非线性和动态特性。
液压系统的非线性主要体现在油液的粘性、压力和温度对系统性能的影响等方面。
为了解决这些非线性问题，可以采用模糊控制、神经网络控制等方法来调节系统的响应。
而系统的动态特性则需要通过对控制系统的参数进行调节和优化，以提高系统的动态性能和稳定性。
三、优化策略液压缸位置伺服控制系统的优化策略主要包括参数优化、结构优化和控制策略优化。
参数优化是根据系统的性能指标和要求，通过试验和仿真等方法对系统的参数进行调整和优化。
结构优化是通过改变系统的结构和组件，以提高系统的性能和效率。
《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。
液压伺服与比例控制系统课件
液压比例控制系统的优缺点
缺点
容易出现泄漏和污染：液压系统存在一定的泄漏和污染问题，需要采取措施进行防护。
对温度和压力变化敏感：液压系统的性能受到温度和压力变化的影响较大，需要进行补偿和 调整。
04
液压伺服与比例控制系统的设计 与应用
缺点
维护成本高、液压油易污染、温 度变化影响大、管道复杂、对油 液清洁度要求高等。
03
液压比例控制系统的工作原理
液压比例控制系统的组成
控制器
用于接收输入信号，并生 成控制指令。
执行器
根据控制器的指令，驱动 液压比例阀，以实现对流 量的控制。
反馈传感器
监测执行器的位置或速度 ，将其转化为电信号反馈 给控制器，以形成闭环控 制。
促进工业技术创新
液压伺服与比例控制系统的发展推动了工业技术的创新， 为工业生产带来了更多的可能性，为工业发展注入了新的 动力。
改变工业生产模式
液压伺服与比例控制系统的应用改变了传统的工业生产模 式，实现了更加智能化、网络化的工业生产，为工业发展 带来了新的机遇和挑战。
THANKS
感谢观看
液压伺服与比例控制系统的安全操作规程
在操作前阅读使用手册，按照手册要 求进行操作。
检查液压系统的各个部件是否正常， 无泄漏和损伤。
在操作过程中，不要在危险的情况下 进行操作，如设备故障、人员伤害等 。
在操作过程中，要注意安全保护措施 ，如佩戴安全帽、安全手套等。
06
液压伺服与比例控制系统的发展 趋势及未来展望
液压比例控制系统的分类
按控制方式
开环控制、闭环控制。
按液压执行元件
液压伺服系统控制
液压伺服控制具有下列之特性
．可多方用于不同控制系统。 ．以小能量的输入指令经放大后而得到
大的输出。 ．是一种具有反馈（Feed Back）控制。 ．可控制受控系统的动作、速度或出力。 ．对目标值可作广范的变化。
开回路与闭回路控制
图1.4(a) 传统之开回路液压控制系统
1.4 液压伺服与比例控制系统的发展与应用
液压伺服控制是一 门新兴的科学技术。它不但是液 压技术的一个重要分支．而且也是控制领域中的一个 重要组成部分。
在第一次与第二次世界大战期间及以后，由于军事 工业的刺激，液压伺服控制因响应快、精度高、功 率—重量比大等特点而受到特别的重视，特别是近几 十年，随着整个工业技术的发展，促使液压伺服与比 例控制得到迅速发展，使这门技术元论在元件与系统 分面，还是在评论与应用方面都日趋完善与成熟，形 成一门新兴的科学技术。
图1.19 动力辅助转向系統
1.2 液压伺服与比例控制的分类
一、按系统输入信号的变化规律分类 • 定值控制系统：当系统输入信号为定值时称为定值控
制系统。 • 程序控制系统：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：也称随动系统，其输入信号是时间的未知
函数，而输出量能够准确、快速地复现输入量的变化 规律。
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
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
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2 动圈式（或动铁式）电液流量伺服阀
.
3 三级伺服阀
.
4 直接驱动单级伺服阀（DDV）
线性力马达
阀体
位移传感器
内嵌控制 电路板
.
第八章 电液伺服系统
.
图1－3 双电位器电液位置伺服系统
.
泵控式电液速度控制系统原理图
.
.
• 按控制形式选用 ① 位置伺服系统
.
② 压力或力控制伺服系统
液压伺服控制
.
第一章 概述
.
采用电压比较的液压工作台位置控制系统
执行元件
被控对象
放大元件
传感器1
比较元件
.
传感器2 指令元件
1
2
3
100K (调50 k)
W 14
D +1 5V
4 D
7
给定(U 1)
R 29 50 K
-2 - O P74 1
比较输出(D U )
反馈(U台
反馈传 感器
Xi
指令
1
阀芯与阀套
位置比较
X芯
Xv 伺服阀
-
X套
液压缸 1
扰动
被控 XP
工作台
.
第四章 液压控制元件
.
图2－1 滑阀的结 构形式
.
图2－2
a）零开口（U=0） b）正开口（U>0） c）负开口（U<0）
滑阀的预开口形式
.
图2－3 不同开口型.式的流量曲线
.
图2－8 理想零开口四. 边滑阀压力－流量曲线
.
③ 速度控制伺服系统
.
.
一种常见的半整体式液压动力转 向装置如图所示
系统模型
反馈比较机构
液压动力元件
.
输出机构
第七章 电液伺服阀
.
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 4—阀套 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
图2－12 正开口四边滑阀. 的压力－流量曲线
带差动液压缸的双边滑阀 .
图2－16 负载功率.随负载压力变化曲线
双喷嘴挡板阀原理图及等效桥路图
.
双
喷
嘴
挡
板
阀
的
压
力
－
流
量
曲
.
线
双喷嘴挡板阀的压力特. 性曲线
第 五章 液压动力元件
.
.
.
利用方块图化简方法，整理
.
.
.
结构图
.
.
I
Ka
•动力元件（阀、缸）
工作台
- Xi
指令
指令 Ui
电位器
电压
比较 E
电放大 Ka
液压能源
液压动力元件
I
伺服阀 液压缸
UP
反馈
电位器
扰动
被控 XP
工作台
.
指令与阀连
对象与阀套连
阀芯与阀套
位置比较
Xi
X芯
1
Xv 伺服阀
-
阀芯阀套直接位置比较
X套
XP
1
.
控制框图
采用阀芯阀 套直较方式
指令传感器
Ka
R 30 50 K
3+
6
Ka
+
反馈(-U 2)
R 32
给定(U 1)
4
C
20 K
C
10 0K W 14
+1 5V
-1 5V
电压 Ui
比较
DU
- Ka
B
7
1
U?
反馈(U 2)
2
8
6 比较输出(D U )
3
给定(U 1)
5
A D6 20A N (8 )
地
Ti tle
UP
B
反馈(U 2)
-Ka
比较输出(D U )
.
.
第六章 机液伺服机构
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xv xi xc
图1－1 机液伺服控制系统原理图 .
液压伺服仿形车床加工空心阶梯轴154.MOV
xv abbxi aabxc
.
仿型铣床
.
仿形铣床
.
仿形铣床靠模
.
.
.
动力转向机液伺服机构
1—油泵 2—转向阀体 3—转向阀芯 4—推力轴承 5—螺母 6—杠杆 7—左旋螺杆 8—液压缸 9—连接梯形架拉杆 10—挡板 11—弹簧 12—定位弹子 13—方向盘 14—油箱
.
.
伺服阀系统方块图
.
.
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流量—压力特性, 压力特性
.
.
.
.
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.
通用型伺服阀的介绍 1 双喷嘴挡板力反馈电液流量伺服阀
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一、 射流管力反馈流量电液伺服阀
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。
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
+
给定(U 1)
4
A 1
-1 5V
Si ze
N umber
A4
R evi sio n
A
D ate: Fi le: 2
9-Oc t-20 02
D :\陈奎生\电路\伺服电路板.ddb
3
Sh ee t of D raw n B y:
4
.
控制框图
放大元件
控制系统组成：
•被控对象
•指令元件
•比较元件
•指令传感器 •反馈传感器