电液伺服与比例控制简介
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同时由于力矩马达的电磁力矩和输入电流成正比。所以滑阀 位移与输入电流成正比，也就是通过滑阀的流量与输入电流 成正比，并且电流的极性决定液流的方向，这样便满足了电 液伺服阀的要求。 由于采用了力反馈，力矩马达基本上在零位附近工作， 只要求其输出电磁力矩与输入电流成正比（不像位置反馈中 要求力矩马达衔铁位移和输入电流成正比），因此线性度易 于达到。外，滑阀的位移量在电磁力矩一定的情况下，取决 于反馈弹簧的刚度，滑阀位移量便于调节，这给设计带来了 方便。 力反馈式电液伺服阀的方框图如图10-2所示。
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4的反馈杆的位移量与反馈电压成比例，反馈电压跟随指 令电压变化达到相等，这时射流管不动，滑阀位置和指令 信号成比例。 这种阀适用于电液位置、速度、力、压力控制系统， 也能胜任高动态响应要求的系统。它的先导阀部分是由力 矩马达控制的射流管。主阀采用四边滑阀结构。机械反馈 式射流管伺服阀的阀芯上带有反馈弹簧杆（或板簧），弹 簧杆的安装方式与力反馈式伺服阀相似。
电液伺服与比例控制简介
2018年9月
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一 、概述
1、电液伺服与比例控制概念
电液伺服系统又称电液控制系统，是以电气 信号为输入、以液压信号为输出构成的闭环控制 系统。由于是电气和液压的结合，此系统可以充 分发挥二者的优点。电气信号便于测量、转换、 放大、处理和校正；液压信号输出功率大、速度 快，且其执行机构具有惯量小等优点。所以二者 相结合所组成的电液控制系统具有控制精高、响 应速度快、信号处理灵活、输出功率大。结构紧 凑、重量轻等优点。 比例控制是实现元件或系统的被控量（输出） 与控制量（输入或指令）之间线性关系的技术手 段，依靠这一手段来保证输出量的大小按确定的 比例随着输入量的变化而变化。它与伺服系统的 区别主要表现在控制元件的应用范围、电—机械 转换器、阀芯结构、加工精度、中位机能等方面.
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1、电液比例方向阀
1. 直动式的比例方向阀 图10-4是最普通的直动式比例方向阀的典型结构。
图10-4 直动式比 例方向阀 1—阀体 2—控制 阀芯 3、4—弹簧 5、6—电磁铁 7— 丝堵
工作原理：电磁铁5和6不带电时，弹簧3和4将控制阀 芯2保持在中位。比例电磁铁得电后，直接推动控制阀芯2， 例如，电磁铁b（6）得电，控制阀芯2被推向左侧，压在 弹簧3上，位移与输入电流成比例。这时，P口至A口及B 口至T口通过阀芯与阀体形成的节流通道。电磁铁6失电， 2被3重新推回中位。弹簧3，4有两个任务：①电磁铁5和 6不带电时，将控制阀芯2推回中位；②电磁铁5或6得电时， 其中一个作为力—位移传感器，与输入电磁力相平衡，从 而确定阀芯的位置。 12
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2、射流管式电液伺服阀 图10-3是MOOG公司D661-G系列位移电反 馈射流管式伺服阀的结构示意图，本书以该阀为 例介绍射流管阀的工作原理。
图10-3 射流管式二级电液伺服阀 1—力矩马达；2—射流管；3—放大器；4—位置反馈 传感器；5—主阀芯
指令信号和 反馈信号的差值 通过电流负反馈 放大器3放大作 用在先导阀的力 矩马达1上，如 果差值不为零， 这样产生的转矩 驱动射流管2发 生偏转，使得主 阀芯5两端产生 压降而发生移动。 同时，位置反馈 传感器4与主阀 一起移动，
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ห้องสมุดไป่ตู้
2、比例阀与伺服阀的比较
电液伺服阀既是电液转换元件，又是功率放大元件， 它能把微小的电信号转换成大功率的液压能（流量和压力） 输出，其性能的优劣对系统的影响很大。因此，电液伺服 阀是电液控制系统的核心和关键。
1、力反馈喷嘴挡板式电液伺服阀
力反馈式电液伺服阀的结构和原理如图10-1所示，无 信号电流输入时，衔铁和挡板处于中间位置。这时喷嘴4 两腔的压力p a p b ，滑阀7两端的压力相等，滑阀处于零 位。输入电流后，电磁力矩使衔铁2连同挡板偏转角 。 pa pb 设 角为顺时针偏转，则由于挡板的偏移使 ，滑阀 向右移动,滑阀的移动通过反馈弹簧片又带动挡板和衔铁 反方向旋转（逆时针），两个喷嘴的压力差又减小。在衔 铁的原始平衡位置（无信号时的位置）附近，
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三、电液比例阀
电液比例控制阀简称比例阀，由电—机械比 例转换装置和液压阀本体两部分组成。前者将输 入的电信号连续地、按比例地转换为机械力或力 矩输出，后者把这种力或力矩转化液压参量。由 于比例阀与电子控制装置结合在一起，因此可以 十分方便的对各种输入、输出信号进行运算和处 理，实现复杂的控制功能。同时还具有抗污染、 低成本以及响应较快的特点，在液压控制工程中 获得越来越多的应用。
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2、电液伺服与比例系统的组成
由上节的举例可见，液压伺服系统是由以下 一些基本元件组成： 输入元件——将给定值加于系统的输入端的 元件。该元件可以是机械的、电气的、液压的或 者是其它的组合形式。 反馈测量元件——测量系统的输出量并转换 成反馈信号的元件。各种类型的传感器常用作反 馈测量元件。 比较元件——将输入信号和反馈测量信号相 比较，得出误差信号的元件。 放大、能量转换元件——将误差信号放大， 并将各种形式的信号转换成大功率的液压能量的 元件。
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电气伺服放大器、电液伺服阀均属于此类元件。 执行元件——将产生调节动作的液压能量加 于控制对象上的元件，如液压缸和液压马达。 控制对象——各类生产设备，如机器工作台、刀 架等。 比例控制元件的也包括上述六部分组成，所 不同的是放大、能量转换元件为比例放大器和电 液比例阀。
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二、电液伺服阀
图10-2 力反馈式伺服阀方框图
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力矩马达的电磁力矩、滑阀两端压差通过弹簧片作用于衔 铁的力矩以及喷嘴压力作用于挡板的力矩三者取得平衡, 衔铁就不再运动。同时作用于滑阀的油压力与反馈弹簧 的变形力相互平衡，滑阀在离开零位的一段距离上定位 。也就是滑阀离开零位的距离和电磁力矩成正比。
图10-3 力反馈式伺服阀的结构原理图 1—永久磁铁 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
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同时由于力矩马达的电磁力矩和输入电流成正比。所以滑阀 位移与输入电流成正比，也就是通过滑阀的流量与输入电流 成正比，并且电流的极性决定液流的方向，这样便满足了电 液伺服阀的要求。 由于采用了力反馈，力矩马达基本上在零位附近工作， 只要求其输出电磁力矩与输入电流成正比（不像位置反馈中 要求力矩马达衔铁位移和输入电流成正比），因此线性度易 于达到。外，滑阀的位移量在电磁力矩一定的情况下，取决 于反馈弹簧的刚度，滑阀位移量便于调节，这给设计带来了 方便。 力反馈式电液伺服阀的方框图如图10-2所示。
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4的反馈杆的位移量与反馈电压成比例，反馈电压跟随指 令电压变化达到相等，这时射流管不动，滑阀位置和指令 信号成比例。 这种阀适用于电液位置、速度、力、压力控制系统， 也能胜任高动态响应要求的系统。它的先导阀部分是由力 矩马达控制的射流管。主阀采用四边滑阀结构。机械反馈 式射流管伺服阀的阀芯上带有反馈弹簧杆（或板簧），弹 簧杆的安装方式与力反馈式伺服阀相似。
电液伺服与比例控制简介
2018年9月
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一 、概述
1、电液伺服与比例控制概念
电液伺服系统又称电液控制系统，是以电气 信号为输入、以液压信号为输出构成的闭环控制 系统。由于是电气和液压的结合，此系统可以充 分发挥二者的优点。电气信号便于测量、转换、 放大、处理和校正；液压信号输出功率大、速度 快，且其执行机构具有惯量小等优点。所以二者 相结合所组成的电液控制系统具有控制精高、响 应速度快、信号处理灵活、输出功率大。结构紧 凑、重量轻等优点。 比例控制是实现元件或系统的被控量（输出） 与控制量（输入或指令）之间线性关系的技术手 段，依靠这一手段来保证输出量的大小按确定的 比例随着输入量的变化而变化。它与伺服系统的 区别主要表现在控制元件的应用范围、电—机械 转换器、阀芯结构、加工精度、中位机能等方面.
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1、电液比例方向阀
1. 直动式的比例方向阀 图10-4是最普通的直动式比例方向阀的典型结构。
图10-4 直动式比 例方向阀 1—阀体 2—控制 阀芯 3、4—弹簧 5、6—电磁铁 7— 丝堵
工作原理：电磁铁5和6不带电时，弹簧3和4将控制阀 芯2保持在中位。比例电磁铁得电后，直接推动控制阀芯2， 例如，电磁铁b（6）得电，控制阀芯2被推向左侧，压在 弹簧3上，位移与输入电流成比例。这时，P口至A口及B 口至T口通过阀芯与阀体形成的节流通道。电磁铁6失电， 2被3重新推回中位。弹簧3，4有两个任务：①电磁铁5和 6不带电时，将控制阀芯2推回中位；②电磁铁5或6得电时， 其中一个作为力—位移传感器，与输入电磁力相平衡，从 而确定阀芯的位置。 12
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2、射流管式电液伺服阀 图10-3是MOOG公司D661-G系列位移电反 馈射流管式伺服阀的结构示意图，本书以该阀为 例介绍射流管阀的工作原理。
图10-3 射流管式二级电液伺服阀 1—力矩马达；2—射流管；3—放大器；4—位置反馈 传感器；5—主阀芯
指令信号和 反馈信号的差值 通过电流负反馈 放大器3放大作 用在先导阀的力 矩马达1上，如 果差值不为零， 这样产生的转矩 驱动射流管2发 生偏转，使得主 阀芯5两端产生 压降而发生移动。 同时，位置反馈 传感器4与主阀 一起移动，
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2、比例阀与伺服阀的比较
电液伺服阀既是电液转换元件，又是功率放大元件， 它能把微小的电信号转换成大功率的液压能（流量和压力） 输出，其性能的优劣对系统的影响很大。因此，电液伺服 阀是电液控制系统的核心和关键。
1、力反馈喷嘴挡板式电液伺服阀
力反馈式电液伺服阀的结构和原理如图10-1所示，无 信号电流输入时，衔铁和挡板处于中间位置。这时喷嘴4 两腔的压力p a p b ，滑阀7两端的压力相等，滑阀处于零 位。输入电流后，电磁力矩使衔铁2连同挡板偏转角 。 pa pb 设 角为顺时针偏转，则由于挡板的偏移使 ，滑阀 向右移动,滑阀的移动通过反馈弹簧片又带动挡板和衔铁 反方向旋转（逆时针），两个喷嘴的压力差又减小。在衔 铁的原始平衡位置（无信号时的位置）附近，
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三、电液比例阀
电液比例控制阀简称比例阀，由电—机械比 例转换装置和液压阀本体两部分组成。前者将输 入的电信号连续地、按比例地转换为机械力或力 矩输出，后者把这种力或力矩转化液压参量。由 于比例阀与电子控制装置结合在一起，因此可以 十分方便的对各种输入、输出信号进行运算和处 理，实现复杂的控制功能。同时还具有抗污染、 低成本以及响应较快的特点，在液压控制工程中 获得越来越多的应用。
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2、电液伺服与比例系统的组成
由上节的举例可见，液压伺服系统是由以下 一些基本元件组成： 输入元件——将给定值加于系统的输入端的 元件。该元件可以是机械的、电气的、液压的或 者是其它的组合形式。 反馈测量元件——测量系统的输出量并转换 成反馈信号的元件。各种类型的传感器常用作反 馈测量元件。 比较元件——将输入信号和反馈测量信号相 比较，得出误差信号的元件。 放大、能量转换元件——将误差信号放大， 并将各种形式的信号转换成大功率的液压能量的 元件。
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电气伺服放大器、电液伺服阀均属于此类元件。 执行元件——将产生调节动作的液压能量加 于控制对象上的元件，如液压缸和液压马达。 控制对象——各类生产设备，如机器工作台、刀 架等。 比例控制元件的也包括上述六部分组成，所 不同的是放大、能量转换元件为比例放大器和电 液比例阀。
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二、电液伺服阀
图10-2 力反馈式伺服阀方框图
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力矩马达的电磁力矩、滑阀两端压差通过弹簧片作用于衔 铁的力矩以及喷嘴压力作用于挡板的力矩三者取得平衡, 衔铁就不再运动。同时作用于滑阀的油压力与反馈弹簧 的变形力相互平衡，滑阀在离开零位的一段距离上定位 。也就是滑阀离开零位的距离和电磁力矩成正比。
图10-3 力反馈式伺服阀的结构原理图 1—永久磁铁 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