电液比例速度控制系统设计及特性研究
电液控制系统
电液系统摘要：电液系统具有相应快速、控制灵活等优点而广泛应用于现代工业中,对促进工业发展具有重要的作用。
本文从电液控制系统的建模以及电液元件（伺服阀、比例阀）研究状况、电液系统的未来发展趋势三方面进行了阐述.关键词：电液系统;建模;比例阀;伺服阀;发展趋势1前言18世纪欧洲工业革命时期,多种液压机械装置特别是液压阀得到开发和利用，19世纪液压技术取得进展，包括采用油作为工作流体和采用电来驱动方向控制阀，20世纪50—60年代是电液元件和技术发展的高峰期，在军事应用中得到广泛应用[1]。
液压技术是以液体为工作介质，实现能量传递、转换、分配及控制的一门技术。
液压系统因其响应快、功率体积比较大、抗负载刚度大以及传递运动平稳等优点而广泛应用于冶金、化工、机械制造、航空航天、武器装备等领域［2]。
随着液压技术与微电子技术、传感器技术、计算机控制等技术的结合，电液技术成为现代工程控制中不可或缺的重要技术手段和环节。
电液技术既有电气系统快速响应和控制灵活的优点，又有液压系统输出功率大和抗冲击性好等优点［3]。
韩俊伟对电液伺服系统的发展历史、研究现状和系统集成技术的应用进行了全面阐述，通过介绍电液伺服系统在力学环境模拟实验系统中的应用，分析了电液伺服系统的集成设计，比较了我国在电液伺服系统技术研究中的优劣势,指出电液伺服系统的未来发展趋势与挑战[4]。
许梁等从电液元件、电液控制系统、现代电液控制策略三方面对电液系统进行了阐述,指出了电液发展趋势［5］。
陈刚等从电液元件、电液控制系统、计算机在电液系统中应用、现代控制理论的电液技术方面对电液系统进行了阐述，对于现代控制理论的电液技术,从PID调节、状态反馈控制、自适应控制、变结构控制、模糊逻辑控制、神经网络控制进行了探究[6］.本文从电液系统的建模、电液元件（比例阀、伺服阀)、发展趋势研究进行综述.2系统的建模伺服系统是一个由多个环节构成的复杂的动力学系统,而且是一种典型的非线性时变系统。
电液比例流量阀控制复合变量泵的特性研究
出 。模 拟 信 号 可 以用 人 说 话 的 声 音 图像 等 信 息 ，抽 样 器 可 以 用冲激脉冲得到 ， 处 理后 出来 的信 号就 是 ０和 １的数 字 信 号 。 比如 我 们 对 上 面 图进 行 脉 冲 编 码 调 制 可 得 到 数 字 信 号 。在 按
分析可见 ， ２ Ｐ Ｓ Ｋ信 号采 用相 干解 调法 解 调 时 ， 较好地克服 了
２ ２ Ｐ Ｓ Ｋ数字 调 制及解 调
与模拟通信 相比， 数字通信具有许多优 良的特性 。（ １ ） 数 字传输抗干扰能力强， 尤其在 中继时 ， 数字信 号可 以再生而消 除噪声的积 累； （ ２ ） 传输差错可 以控制 ， 从而改善 了传输质量；
刘艺美等： 基于 ２ Ｐ Ｓ Ｋ无线载波 通信 系统的研 究 制数字基带信号的 １ 和 ０二进制移相键控信 号的时域表达式为
Ｉ Ｃ Ｏ Ｓ （ ￣ Ｃ ｔ ， 发送概率为Ｐ ’ 【 ” ｌ — Ｃ Ｏ Ｓ Ｏ ３ Ｃ ｔ ， 发送概率为１ － 尸
由 上 式 可看 出 ， 当发送二进制符号 １ 时， 已调 信 号 ｅ ２ ｐ ｓ ｋ （ ｔ ） 取 ０ 。 相位 ， 发 送 二 进 制 符 号 ０时 ，ｅ （ Ｉ 】 取 １ ８ ０ 。 相 位 。若 用 表 示 第 ｎ个符 号 的 绝对 相 位 ， 则 有
（ １ ） ２ Ｐ Ｓ Ｋ 数字 调 制 。 在 二进 制数 字 调 制 中， 当正 弦载 波 的相
参考文献 ：
ｎ］ 王兴亮擞 字通信原理与技术（ 第二版） ， 西安电子科技大学
基于PWM控制技术的电液比例阀的研究
基于PWM控制技术的电液比例阀的研究当前进入新的科学技术发展时期，电子技术以及与其相关的信号检测、处理、传输等技术得以提升。
一般而言，在传统掘进机通过电液比例技术结合放大器驱动器以及控制方式，通过通信协议予以完成。
然而在现实中，程序运行和信息校验过程较为复杂，占用大量运行时间，导致比例阀稳定性差，由此引发故障。
为了提升系统运行效果，PWM（脉冲宽度调制）电液比例控制技术被引入。
该技术将输入的信号进行编码，获得对外驱动的控制信令信号，通过数字控制来提升整体稳定性。
为了实现优化控制，依托编码程序控制来对输入的信令来进行跟踪补偿，结合PID控制器来进行调节，对其电磁阀的响应速度、控制精度和开口大小进行优化控制，从而实现系统稳态性能、动态性能等进行很高程度的加强[1]。
1电液比例阀及驱动及其发展现状1.1 电液比例阀及驱动概念作为当前最为先进的控制技术，比例控制电液控制的主要组成为比例电液阀，其实现电子和液压之间的连接，从而能够对复杂指令的处理，以实现稳态可攻至信号的输出，实现优化控制[2]。
比例电液阀从硬件结构看，是一个液压元件，产生与控制阀芯位置成比例的磁力，并通过类似于比例阀芯电磁阀的信令信号来控制载量和压力的响应。
通常，普通液压阀只能控制预定义液体流量的压力和流量。
在这一类控制设备的运行中，采用普通液压阀是难以对控制载量和压力的响应进行自适应调节的[3]。
1.2 电液比例阀及驱动发展现状PWM驱动器广泛应用于自动控制、电气工程等领域。
安装可靠的驱动器对控制系统非常重要[4]。
目前，大多数电动比例阀制造商都配备了一种特殊的驱动装置——比例放大器。
该机械部件会在断电的过程中出现比例设置放大器驱动阀负载，这导致两端的应力尖头释放非常高。
由开关组成的PWM驱动器的优缺点不仅关系到设备本身，也关系到负载性质等因素，电源电路稳定性等。
在该电路中，负载驱动器的比例PWM阀是一个感应负载，穿过电路的线路包含感应散射。
电液伺服系统的建模与控制研究
电液伺服系统的建模与控制研究引言：电液伺服系统（Electro-Hydraulic Servo System）是一种广泛应用于机械领域的控制系统，其通过电气信号控制液压元件，实现对物体位置、速度和力的精确控制。
随着工业自动化技术的不断发展，电液伺服系统在工业生产中的重要性越来越突出。
本文将从电液伺服系统的建模与控制两个方面展开研究，深入探讨其原理和应用。
一、电液伺服系统的建模电液伺服系统的建模是研究其工作原理和特性的基础。
建模是将实际系统转化为数学模型，通过模型分析和仿真研究系统的性能。
电液伺服系统的建模过程涉及到液压传动、机械传动、电气传动以及控制算法等多个方面。
1. 液压传动的建模液压传动是电液伺服系统中最关键的部分，其负责将电信号转化为液压信号，并通过液压元件传递给执行机构。
液压元件包括液压泵、阀门、缸筒等。
液压泵将液体加压，并通过阀门控制液体的流动。
液压缸通过泵送的压力作用，实现对物体位置、速度和力的控制。
液压传动的建模需要考虑压力、流量、阀门开度等方面的变化，利用流体力学和控制理论进行数学描述。
2. 机械传动的建模机械传动是将液压力转化为机械力，实现力的传递和位置的控制。
机械传动包括齿轮传动、皮带传动、曲柄机构等，其目的是将液压系统提供的力矩和转速传递给负载。
机械传动的建模需要考虑传动效率、摩擦损耗等因素，通过机械动力学和力学原理进行数学描述。
3. 电气传动的建模电气传动是将输入信号转化为电气信号，并通过电子元件和电机来实现力和速度的控制。
电气传动包括信号转换、功率放大、速度控制等。
常见的电气传动元件有电阻、电容、电感等，电机则是实现力和速度控制的核心部件。
电气传动的建模需要考虑电路理论和电机原理，通过电路分析和电机模型进行数学描述。
4. 控制算法的建模控制算法是电液伺服系统中实现控制和调节的关键。
常见的控制算法有比例控制、PID控制、模糊控制等。
控制算法的建模需要考虑系统的动态特性和控制目标，通过控制理论和信号处理进行数学描述。
基于PWM控制技术的电液比例阀的研究
L I Guang - bin , ZHANG Xue - mei , ZHAO Guang , L IU Zhi - hai (Shandong University of Science and Technology , Qingdao 266510 , China)
电液比例控制的核心是控制电液比例阀的电 流 。模拟式控制功率输出极到比例阀线圈的电流是 连续电流 ,电子功率器件功耗大 ,需加装散热装置 。
而 PWM 控制功率输出极为开关型结构 , 功耗小 , PWM 信号中包含了同频率的脉动量 ,无需另加颤振 信号 ,抗干扰 、抗污染能力强 ,滞后时间短 、重复精度 高 。由于采用数控形式 ,与计算机或微机的连接方 便 ,可实现程序控制 。 1 电液比例阀的结构控制器特点
比例阀的结构简图如图 1 所示 ,是一个三通阀 。 2 个比例电磁铁分别控制阀芯 2 个方向的运动 ,两 端分别有对中复位弹簧 。在有些使用场合时也可当 二通阀用作阀口 ,并对称地分为 2 组 ,在轴线方向相 对错开一定的距离 ,既保持了较高的分辨率 ,又获得 了较大的控制流量输出 。比例电磁铁能根据电流的
t = kT + Th 和 t = ( k + 1) T ( k = 0 ,1 ,2 …) 时刻
的电流值分别为
I + d I = UΠRL + ( I - d I - UΠRL ) e - DTΠτ I - d I = ( I + d I) e - T(1 - D)Πτ
解得
I
=
2
U RL
(1 -
文章编号 :100320794 (2006) 1120116203
浅谈乳化液混合器
电液比例泵控试验系统控制特性研究
ｔ ｆ ｔ ｅ ｓ ｓ ｅ ａ ｅ ａ ａｙ ｅ ｎ ｈ ｏ ｉ ｏ ｈ ｙ ｔ ｍ ｒ ｎ ｌ ｚ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｕ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｔａ ｅ ｙ ｂ ｓ ｄ ｏ ｒ ｐ ｒ ｉｎ ｌｆ ｗ（ ｃ ｏ ｎ ｏ ｔｏ ｒ ｔ ｇ ａ ｅ ｎ ｐ ｏ ｏ ｔ ａ ｌ ｓ ｏ ｏ Ｑ）ａ ｄ ｐ ｏ ｏ — ｎ ｒ ｐ ｒ
第 ３ 期 ２１ Ｏ Ｏ年 ６月
雷 达 科 学 与 技 术
Ｒ ａｄａｒ Ｓｃ ｉ ｅｎｃｅ ｎｄ ｅｃｈｎｏｌ ａ Ｔ ｏｇｙ
Ｖｏ１８ Ｎ ｏ ３ ． ． Ｊ ｅ２ ０ ｕｎ ０１
电液 比例 泵 控 试 验 系 统 控 制 特 性 研 究
彭 国朋 。周 建 华
（ 京 电子 技 术 研 究 所 ，江苏 南 京 ２ ０ ３ ） 南 １ ０ ９ 摘 要 ： 据 雷 达 天 线 车 液 压 系统 的 工 作 特 点 ， 建 了一 套 电 液 比例 泵 控 试 验 系统 ， 对 系 统 的 工 况 根 搭 并
ＰＥＮＧ ｏ ｐ ｎ Ｇｕ — ｅ ｇ，ＺＨＯＵ ｉｎ ｈ ａ Ｊａ — ｕ
（ ｎ ｉ ｇＲｅｅ ｒｈ Ｉ ｓｉ ｔ ｏ ｅ ｔｏ ｉｓＴ ｃ ｎ ｌｇ Ｎａ ｊ ｎ ｓａ ｃ ｎ ｔ ｕｅ ｆ Ｅｌ ｒ ｎ ｃ ｅ ｈ ｏｏ ｙ，Ｎａ ｊｎ ｌ ０ ９ ｈ ｎ ） ｔ ｃ ｎ ｉｇ ２ ０ ３ ，Ｃ ｉａ Ａｂ ｔａ ｔ Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅｏ ｅ ａ ｉ ｇ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉ ｏ ｈ ｄ ａ ｌ ｙ ｔ ｍ ｏ ａ ａ ｎ ｅ ｎ ｅ ｉｌ ，ａ ｓｒ ｃ ： ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ｐ ｒ ｔ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｔ ｆ ｅｈｙ ｒ ｕ ｉ ｓ ｓ ｅ ｆ ｒｒ ｄ ｒａ ｔ ｎ ａ ｖ ｈ ｃｅ ｎ ｎ ｃ ｔ ｃ
基于C240运动控制器的电液伺服系统控制的研究
的影响 ［］ 流体传 动与控制 ， １ ，１． Ｊ． ２ １（） ０
［ ］ 张伟． ４ 基于冷连 轧过 程的虚 拟轧制关键技 术研究 ［ ． Ｄ］ 秦
皇岛 ： 山大学 ，０４ ３ ４ ． 燕 ２ ０ ．５— ８
［ ］ 王琳 ， ５ 曹瑞 涛 ， 长印． 冯 蓄能器 的基本 参数确定 及其 特性
Ｆ ＥＮＧ ｏ，ＴＯＮＧ ｉｘ Ｔａ Ｚｈ —ｕｅ，Ｗ ＡＮＧ Ｇｕａ ｇ ｌｉ ｎ —ｅ
（ 西安建筑科技大学 机 电工程学 院陕西 西安
７ ０５ ） １０ ５
摘
要 ： 对 液压 电磁 比例 方 向阀存 在死 区的特性 影 响控制 稳 定性和 动 态性 ， 比例 方向 阀的特 性进 行 针 对
了实验测 定 ， 到 了比例 方向 阀较 准确 的特性 曲线 。根 据 实验 曲线 对测试 结 果进行 了分析 ， 出了一 种利 用 得 提 实测 的 阀的特 性 曲线作 为控 制补 偿 曲线 ， 并基 于 某公 司运 动控 制 器 Ｃ ４ ２ ０的 电液 比例 方 向控 制 的调 节 方 法 。
差调 节 的 闭环控 制方 式 。 本 文研 究 了一种 基 于 运 动控 制 器 Ｃ ４ ２０的液 压伺
向时都会出现大的滞后性和冲击 ， 这样就导致给定输
出与执 行 速 度 之 间 的 关 系 并 不 是 线 形 的 （ 图 ２所 如
示） 。一 旦我 们还 以控 制 线 性 电气 轴 的模 型来 控 制 非 线性 液 压轴 ， 速度 会非 常不 稳定 ， 而且 位置 闭环会 不 停
度控制 ， 达到了较高的控制精度和响应速度。 １ 电液伺 服 系统 简介 电液伺服 系统 以其 响应速度 快 （ 相对 于机 械系 统 ） 负载 刚度 大 、 、 控制 功 率 大 等 独特 的优 点 在工 业 控
三位四通电液比例阀控缸动力机构的数学建模
+
ξ 2
( 1)
s +1
式中 : Cd 为比例阀节流口的流量系数 ; pL0为系统平衡点的负载压力 ; ρ 为油液的密度 ; w b0为动力机构位于平衡点时节流口 B 的面积 梯度 ( m ) 。 ( 1 ) 面积梯度的计算 比例方向阀的节流口一般由在圆周方向均匀分布 的几个节流槽组成 。面积梯度与阀芯节流槽的形状有 关 , 常见的比例方向阀节流槽的形状有三角形 、矩形 和半圆形等几种 。 节流口 B 的面积梯度为 9A b ( 6) w b0 = = nb w i 9xev x = x 其中 : xev0为动力机构的平衡点的有效阀芯位移 , nb 为节流口 B 的节流槽的数目 , w i 为节流槽的面积梯 度。 当节流槽为矩形时 , 其面积梯度 w i 为常数 , 计 算公式为
Abstract: Taking an asymmetric p roportional direction valve controlling cylinder as an examp le, the p roblem how to build a math model suiting for all kind of 4 /3 2 way p roportional2valve 2control2cylinder actuating unit was solved. back p ressure, oil p ipe, leakage, shape of throttle slot, and balance position. the sim ulation result show s the p rovided method for math modeling was correct . Keywords: 4 /3 2 way electro 2hydraulic p roportional direction valve; Valve 2control2cylinder actuating unit; M athematics modeling This model allow s for the effect of The comparsion betw een the experi m ental result and
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电液比例速度控制系统的设计及特性研究
【摘要】作为工业自动化领域的一项关键性技术，流体传动及控制技术同时在机电一体化技术中占据着重要地位，此技术一大极具发展前景的分支就是电液比例控制技术，本文将对电液比例速度控制系统设计及特性进行分析和阐述。
【关键词】电液比例速度控制系统;设计;流体传动及控制技术0.引言
随着工业自动化进程的推进，流体传动及控制技术取得相应发展，并逐渐成为机电一体化技术的重要组成部分，其中一项极具发展前景的分支就是电液比例控制技术。
当前利用电液比例阀组建闭环控制系统还处于初期探索阶段，相关的设计理论有待进一步完善，对电液比例速度控制系统进行研究具有重要的理论及实践意义。
流体传动及控制技术已经成为工业自动化的重要技术，是机电一体化技术的核心组成之一。
而电液比例控制是该门技术中最具生命力的一个分支。
比例元件对介质清洁度要求不高，价廉，所提供的静、动态响应能够满足大部分工业领域的使用要求，在某些方面已经毫不逊色于伺服阀。
比例控制技术具有广阔的工业应用前景。
但，目前在实际工程应用中使用电液比例阀构建闭环控制系统的还不多，其设计理论不够完善，有待进一步的探索，因此，对这种比例闭环控制系统的研究有重要的理论价值和实践意义。
本论文以铜电解阳极自动生产线中的主要设备——铣耳机作为研究对象，在分
析铣耳机组各构成部件的基础上，首先重点分析了铣耳机的关键零件——铣刀的几何参数、结构及切削性能，并进行了实验。
1.电液比例速度控制系统设计及特性分析
本文主要以液压机电液比例速度控制系统为研究对象。
所谓液压机，即借助液体压力实现能量的传递，进而完成相关压力加工工艺的机床。
随着技术的不断进步以及一系列新工艺的相继问世，液压机在金属及非金属成形方面得到广泛应用。
压制速度是液压机的一项关键性参数，压制速度控制方式及精度是对液压机做出评判的关键指标，对产品质量以及效率具有重要影响。
以相关技术参数及液压机制动动作顺序作为电液比例速度控制
系统设计的主要依据。
通过调节伺服比例阀主阀芯开度，会对液压缸位移的改变产生一定的影响，并且与压制速度的高低之间具有一定的联系。
液压缸中安装有位移传感器，其主要作用在于对位移信号进行检测，将位移信号转换为速度信号，将其与预先设定的信号加以对比，在此基础上借助计算机进行一定的处理，伺服比例阀放大器主要是借助模拟量输出通道加以驱动的，这样液压缸中所进入的流量将会有所改变，最终确保能够按照预期速度完成压制。
在系统工作流程当中，考虑到流量、行程以及压力等方面因素，在具体的设计环节选择恒功率变量柱塞泵作为系统的主驱动泵。
在所有性能当中，最关键的一项当属产生足够大吨位压力以实现产品在工艺方面的需求，鉴于此，本研究以25mpa为系统工作压力。
在工作流程当中，产品质量与保压之间具有直接关联，为确保系统
压力的精准度，避免系统出现较大幅度的振动以及液压冲击现象对系统稳定性及准确性产生负面影响，并确保产品质量符合相关标准，笔者在此所设计的保压回路是由单向阀予以控制，卸压回路则是由顺序阀及液压单向阀共同进行控制，相关动作顺序对应的信号主要是借助计算机进行收集，并以所收集到的动作顺序信号为基础，构建起相应的闭环控制系统，这样，可以有效避免在具体工作过程当中，液压机进行相关动作顺序换接时产生较大幅度的振动，产品质量也得到可靠保障。
电液比例速度控制系统具体的工作顺序为：第一，初始化。
接通电源，启动系统动力装置以及恒功率变量柱塞泵，通过对二位二通电磁换向阀1dt以及5dt进行调整，就会得到与之相对应的工作压力，从而确保系统在压力方面的要求得以满足，并且为相关工艺要求的实现奠定基础；第二，快进，在伺服比例阀电磁铁2dt一端接通电源的情况下，对电压进行适当的调整，以确保阀芯开口维持在适当的程度。
通过伺服阀，压力油可以进入液压缸中的无杆腔，并对活塞杆产生一定的作用，进而使其保持快进状态；第三，慢进，安装在液压缸中的位移传感器会在活塞杆到达既定位置的时候获取相应的位移信号，借助计算机对位移信号进行转换，以确保将2dt 端的电压值维持在适当的范围中，活塞杆此时将处于慢进状态，从而有效防止由于快进所导致的振动机冲击等问题的出现；第四，工进，压力值会在活塞杆与加工零件接触的时候，会在短时间出现大幅度上升，压力值的这种改变会及时被压力传感器检测到，借助计
算机进行处理，将2dt一端的压力予以一定程度的上调，以确保系统可以维持在工进的状态；第五，保压，随着活塞杆的不断下行，在其触及到事先设定好的第二个位移点的时候，相应的位移信号将会被位移传感器所获取，并发送至计算机系统，并对2dt电压进行调整，这样系统将维持保压状态，并以事先所设定的程序对保压时间予以控制；第六，卸压，当所设定的保压时间结束后，系统便自动进入到卸压环节，与此同时，1dt处于断电状态，而3dt端将会处于通电状态，二位二通电磁换向阀、液控单向阀以及节流调速阀会联合发挥一定的调节作用，在其影响下，无杆腔将会进入到卸压状态；第七，快退，活塞杆继续下行， 3dt端所对应的电压值将会出现一定程度的提升，与此同时，1dt端以及4dt也会继续保持通电状态，活塞杆会处于快退状态；第八，活塞杆达到最初位置并处于静止状态。
2.结语
比例元件成本较低，在介质清洁度方面没有特殊要求，并且可以很好的满足工业领域对静态及动态响应的需求，在工业领域拥有较为乐观的发展前景。
电液比例速度控制系统的研究具有重要的理论及实践指导意义。
【参考文献】
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