液压伺服系统-研究生
09_液压伺服系统
液 压 传 动 与 气 动 技 术
9.2.1.3 喷嘴挡板阀 如图9-8所示为喷嘴挡板阀的工作原理图。
优点是：结构简单、加
工要求低、运动部件惯 性小、位移小、反应快、 灵敏度和精度高。 缺点是：无功损耗大、 抗污染能力较差、输出 功率小。
液 压 传 动 与 气 动 技 术 9.2.2 电液伺服阀
液 压 传 动 与 气 动 技 术
第9章
液压伺服系统
9.1 液压伺服系统的工作原理及特性 9.2 液压伺服阀及伺服机构 9.3 液压伺服系统实例
液 压 传 动 与 气 动 技 术
9.1 液压伺服系统的工作原理及特性
9.1.1 液压伺服系统的工作原理
如图9-1所示为一个简单的液压伺服控制系统工作 原理图。
电液伺服阀是电液转换元件，也是功率放大元件。 电液伺服阀工作原理如图9-9所示，它是由电磁 和液压两部分组成。
9.2.3 电液数字伺服阀
数字阀是用数字信 息直接控制电液数 字控制阀。
液 压 传 动 与 气 动 技 术
9.3 液压伺服系统实例
9.3.1 车床液压仿形刀架
如图9-10所示为液压仿形刀架的工作原理图。
液 压 传 动 与 气 动 技 术 9.3.4 数控铣床液压伺服系统
如图9-13所示为数控铣床的传动系统。
液 压 传 动 与 气 动 技 术
液 压 传 动 与 气 动 技 术 9.3.2 汽车转向液压助力器
汽车转向液压助力器的作用是可以减轻司机操作 方向盘的体力劳动，提高汽车的转向灵活性。如 图9-11所示为转向助力器的工作原理图。图中液 压缸与控制滑阀连成一体。
液 压 传 动 与 气 动 技 术 9.3.3 机械手液压伺服系统
如图9-12所示为机械手手臂伸缩伺服系统工作原 理图。
第九章 液压伺服系统.
第九章液压伺服系统第一节概述伺服系统又称随机系统或跟踪系统，是一种自动控制系统。
在这种系统中，执行元件能以一定的精度自动地按照输入信号的变化规律动作。
液压伺服系统是以液压为动力的自动控制系统，由液压控制和执行机构所组成。
一、液压伺服系统的工作原理图9-1为一简单的机液位置伺服系统的原理图。
当伺服滑阀处于中间位置（xv＝0）时，各阀口均关闭，阀没有流量输出，液压缸不动，系统处于静止状态。
给伺服滑阀阀芯一个输入位移xi，阀口a、b便有一个相应的开口量xv，使压力油经阀口b进入液压缸的右腔，其左腔油液经阀口a回油池，液压缸在液压力的作用下右移x0，由于滑阀阀体与液压缸体固连在一起，因而阀体也右移x0，则阀口a、b的开口量减小（xv＝xi－x0），直到x0＝xi时，xv＝0，阀口关闭，液压缸停止运动，从而完成液压缸输出位移对伺服滑阀输入位移的跟随运动。
若伺服滑阀反向运动，液压缸也作反向跟随运动。
由上可知，只要给伺服滑阀以某一规律的输入信号，执行元件就自动地、准确地跟随滑阀按照这个规律运动。
图9-1机液位置伺服系统原理图1－溢流阀 2－泵 3－阀芯 4－阀体（缸体）由此可以看出，液压伺服系统有如下特点：1．跟踪系统的输出量能够自动地、快速而准确地跟踪输入量的变化规律。
2．放大移动阀芯所需的力很小，只需要几牛顿到几十牛顿，但液压缸输出的力却很大，可达数千到数万牛顿。
功率放大所需要的能量是由液压泵供给的。
3．反馈把输出量的一部分或全部按一定方式回送到输入端，和输入信号作比较，这就是反馈。
回送的信号称为反馈信号。
若反馈信号不断地抵消输入信号的作用，则称为负反馈。
负反馈是自动控制系统具有的主要特征。
图9－1中的负反馈是通过阀体和缸体的刚性连接来实现的，液压缸的输出位移y连续不断地回送到阀体上，与阀芯的输入位移x相比较，其结果使阀的开口减小。
此例中的反馈是一种机械反馈。
反馈还可以是电气的、气动的、液压的或是它们的组合形式。
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。
液压伺服系统研究生2024
引言概述：液压伺服系统是一种基于液压技术实现精密控制的系统，广泛应用于工业生产、机械装备等领域。
本文旨在深入研究液压伺服系统的相关理论和技术，包括系统结构、工作原理、参数设计、性能分析等方面，以期为液压伺服系统的研究生提供一份详尽和专业的参考文献。
正文内容：一、液压伺服系统结构1.液压伺服系统的基本组成部分1.1液压泵、液压马达和液压缸1.2液压阀和控制元件1.3液压油箱和油源系统2.液压伺服系统的工作流程2.1信号传感器和控制器的作用2.2液压元件的工作原理2.3系统流程图和控制策略的设计二、液压伺服系统的工作原理1.液压伺服系统的力学原理1.1压力、流量和速度的关系1.2液压元件的力学特性1.3液压传动的优缺点2.液压驱动与控制策略2.1位置控制与力控制的区别2.2正负反馈控制的设计原则2.3PID控制器的参数调整方法三、液压伺服系统的参数设计1.液压元件的选型和参数计算1.1液压泵和液压马达的选择1.2液压缸和液压阀的参数设计1.3液压油的选用和系统密封设计2.控制器的设计和优化2.1控制策略的选择和参数设置2.2系统稳定性的分析和改进方法2.3系统响应速度和精度的提升手段四、液压伺服系统的性能分析1.响应速度和静态精度的评估指标与方法1.1频率响应和幅频特性分析1.2静态精度的测量和误差分析1.3输出信号能力和跟随误差的评估2.动态性能和稳定性的分析与优化2.1系统的阻尼特性和振荡问题2.2摩擦和泄漏对系统性能的影响2.3控制信号和能源的优化方法五、液压伺服系统的应用前景与挑战1.液压伺服系统在工业自动化中的应用1.1工件加工和装配线的自动化1.2机械臂和自动化生产线1.3液压机床和的应用2.液压伺服系统的发展趋势和挑战2.1动力与节能的平衡2.2智能控制与网络化管理2.3新型材料与制造工艺的研究总结：本文通过对液压伺服系统结构、工作原理、参数设计、性能分析以及应用前景与挑战的研究，全面深入地探讨了液压伺服系统的相关理论和技术。
浅谈关于液压伺服系统的研究的论文
浅谈关于液压伺服系统的研究的论文本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！论文关键词数控液压伺服系统数控改造论文摘要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，随之液压伺服控制也出现了一些新的特点，基于此对于液压伺服系统的工作原理进行研究，并进一步探讨液压传动的优点和缺点和改造方向，以期能够对于相关工作人员提供参考。
一、引言液压控制技术是以流体力学、液压传动和液力传动为基础，应用现代控制理论、模糊控制理论，将计算机技术、集成传感器技术应用到液压技术和电子技术中，为实现机械工程自动化或生产现代化而发展起来的一门技术，它广泛的应用于国民经济的各行各业，在农业、化工、轻纺、交通运输、机械制造中都有广泛的应用，尤其在高、新、尖装备中更为突出。
随着机电一体化的进程不断加快，技术装各的工作精度、响应速度和自动化程度的要求不断提高，对液压控制技术的要求也越来越高，文章基于此，首先分析了液压伺服控制系统的工作特点，并进一步探讨了液压传动的优点和缺点和改造方向。
二、液压伺服控制系统原理目前以高压液体作为驱动源的伺服系统在各行各业应用十分的广泛，液压伺服控制具有以下优点：易于实现直线运动的速度位移及力控制，驱动力、力矩和功率大，尺寸小重量轻，加速性能好，响应速度快，控制精度高，稳定性容易保证等。
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。
液压伺服系统的建模与控制算法研究
液压伺服系统的建模与控制算法研究液压伺服系统作为一种广泛应用于机械加工、冶金、电子、化工等行业的控制系统，其控制精度和响应速度直接影响到生产效率和产品质量。
因此，液压伺服系统的建模与控制算法研究是一个热门的研究课题。
一、液压伺服系统的建模液压伺服系统的建模是对系统进行分析和优化的基础。
常用的液压伺服系统建模方法有传递函数法、状态空间法和模糊建模法等。
（一）传递函数法液压伺服系统的传递函数法建模是将系统分为输入和输出两个部分，建立输入与输出之间的传递函数，从而实现系统的数学模型。
对于一般的液压伺服系统，其数学模型可表示为：$G(s)=\frac{Y(s)}{X(s)}=\frac{K}{1+Ts}$其中，K为比例增益，T为时延。
通过测量输入信号X和输出信号Y的变化，可以求得G(s)的各项参数，从而构建液压伺服系统的传递函数模型。
（二）状态空间法状态空间法是对系统状态加以描述，将系统的动态响应表达成一组状态方程和一组输出方程的方法。
对于一般的液压伺服系统，其状态空间模型可表示为：$\dot{x}(t)=Ax(t)+Bu(t)$$y(t)=Cx(t)+Du(t)$其中，x、u、y分别表示系统的状态、输入和输出，A、B、C、D分别为状态空间矩阵。
通过对系统状态进行描述，可以将液压伺服系统建模为一个完整的动态系统，从而进行更精确的分析和优化。
（三）模糊建模法模糊建模法是通过模糊集合理论对液压伺服系统进行建模和分析的方法。
对于一般的液压伺服系统，其模糊模型可表示为：$I(x)=\sum_{i=1}^{n}\sum_{j=1}^{m}w_{ij}f_{ij}(x)$其中，w为加权因子，f为隶属函数。
通过对系统状态进行描述，可以得到模糊模型I(x)，从而进行液压伺服系统的优化和控制。
二、液压伺服系统的控制算法液压伺服系统的控制算法是指应用各种控制技术进行控制系统设计和调节的方法。
常用的液压伺服系统控制算法包括比例积分控制（PID）、自适应控制和模糊控制等。
浙江大学研究生液压伺服课件第一章
电液伺服阀发展方向
发展方向： • 大流量、高频响的电液伺服阀的研制 • 电液伺服系统（高精度、高响应） • 机电液一体化 • 低成本、可靠性高的电液伺服阀研制 • 特种伺服阀 • 低成本伺服阀如何提高系统性能 • 电液比例伺服阀 • 低功耗电液伺服阀的研制
液压控制系统
• 液压传动与液压控制系统
其输出量为位移， 故称位移伺服控制系 统。在该系统中，输 入信号和反馈信号均 由机械构件实现，所 以也称机械液压伺服 系统。液压控制元件 为滑阀，靠节流原理 工作，也称节流式或 阀控式液压伺服系统。
• 优点：响应速度快、控制精度高、结构简单 • 缺点：效率低
– 容积式控制（变量泵控制或变量马达控制两大 类）
• 优点：效率高 • 缺点：响应速度较慢、结构复杂
液压伺服控制系统分类
• 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 – 气动液压伺服系统
第三节 液压伺服控制的优缺点
优点： • 液压元件的功率-重量比和力矩-惯量比大 • 液压动力元件快速性好，系统响应快 • 液压伺服系统负载的刚度大 缺点： • 抗污染能力差 • 油液的体积弹性模量随油温和混入油中的空气含 量而变化，对系统的性能有很大影响 • 容易引起外漏 • 液压元件制造精度高，成本高 • 液压能源的获得和远距离传输都不如电气系统方 便
第二节 液压伺服控制的分类
• 控制系统输入信号的变化规律分类
– 定值控制系统 – 程序控制系统 – 伺服控制系统
• 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 – 力控制系统 – 其它物理量控制系统
液压伺服控制系统分类
• 按液压动力元件的控制方式或液压控制元 件的形式分类
g第八章 .液压伺服系统解析
偏离其中间位置，则节流窗口a、b便有一个相应的开口量
xo= xi， 压力油经a口进入液压缸右腔，左腔油液经b口回油， 缸体右移xp，由于阀体与缸体是固连在一起的，因此阀体也 右移xo。因阀芯受输入端制约，则阀的开口量减小，即xv= xi- xo， 直到xo= xi(xv=置，完成了液压缸输出 位移对滑阀输入位移的跟随运动。如果控制滑阀反向运动， 液压缸也反向跟随运动。这种系统移动滑阀所需要的信号功 率很小，而系统的输出功率却很大。因此，这也是一个功率 放大系统（功率放大所需要的能量由液压能源供给，供给能 量的控制是根据系统偏差的大小而自动地进行）。控制滑阀 作为转换、放大元件，把输入的机械信号（位移或速度）转 换并放大成液压信号（流量或压力）输出至液压缸。
在这个系统中，输出位移xv之所以能够精确地复现输入 位移xi的变化，是因为缸体和阀体是一个整体，构成了负反 馈控制。缸体的输出信号（位移xo）反馈至阀体。并与滑阀 输入信号（位移xi）进行比较，有偏差（即有开口量）缸体 就继续移动，直到偏差消除为止。
由此可见，在此系统中滑阀阀芯不动，液压缸也不动； 阀芯移动多少距离，液压缸也移动多少距离；阀芯移动速 度快，液压缸移动速度也快；阀芯向哪个方向移动，液压 缸也向哪个方向移动。
图8-2 液压传动系统
若将滑阀和液压缸组合成一个整体，上述系统就变成一 个简单的液压伺服系统，如图8-2所示。由于阀体与缸体制 成一个整体，从而构成反馈控制。它的反馈控制过程是： 当控制滑阀处于中间位置（零位，即没有信号输入，xi =0） 时，阀芯凸肩恰好遮住通往液压缸的两个油口，阀没有流 量输出，缸体不动，系统的输出量xp=0，系统处于静止平衡 状态。
一、液压伺服系统的工作原理及基本特点
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3、按控制元件分：有阀控系统和泵控系统两 类。
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1.3 介绍液压伺服控制系统的优缺点
液压伺服系统与电气伺服系统相比有三个优点﹕ （1）体积小﹐重量轻﹐惯性小﹐可靠性好﹐输出功 率大﹔ （2）快速性好﹔ （3）刚度大(即输出位移受外负载影响小)﹐定位准 确。
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1.1.1 液压伺服控制系统的工作原理
如图是一个机液位置 伺服系统的原理图。 液压缸的运动（输出 量）自动而准确地复 现了阀芯的运动（输 入量）变化规律。
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1.1.1 液压伺服控制系统的工作原理
电液伺服系统：有电液伺服阀存在控制系统。 阀控系统：系统主控流量和压力元件是阀。 泵控系统：系统主控流量和压力元件是泵。 恒压源：系统能源装置输出压力为恒值。 恒流源：系统能源装置输出流量为恒值。
缺点是加工难度高﹐抗污染能力差﹐维护不易﹐成 本较高。
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习题和思考题
1、阀控系统和泵控系统的基本工作原理是 什么?它们各有什么优缺点？ 2、什么是恒压系统？什么是恒流系统？各 有什么特点？ 3、机液伺服系统和电液伺服系统的组成有 什么不同？ 4、为什么液压伺服控制系统的响应速度 快、 控制精度高？
2（
p2
p 0）
C
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A3
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）
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=C d A2
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二、滑阀的静态特性曲线
1、流量特性曲线：是指负载压降等于常数时，负载流量与 阀的开度之间的关系， 当负载压降PL =0时的流量特性称 为空载流量特性 。
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第1章 绪论
1.1 液压伺服控制系统的工作原理及组成
1.1.1 液压伺服控制系统的工作原理 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。与此同时。还对输入信 号进行功率放大，因此也是一个功率放大装置。
液压泵是系统的能源，它以恒定的压力向系统供油．供 油压力由溢流阀调定。液压动力元件由四边滑阀和液压缸组成。 滑阀是转换放大元件，它将输入的机械信号(阀芯位移)转换成 液压信号(流量、压力)输出，并加以功率放大。液压缸是执行 元件，输入是压力油的流量，输出是运动速度(或伙移)。滑阀 阀体与液压缸体刚性连结在一起，构成反馈回路。因此，这是 个闭环控制系统。
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第2章 液压放大元件 2.1圆柱滑阀的结构型式及分类
按滑阀零位时开口型式：负开口（正遮盖或正重叠）、零 开口（零遮盖或零重叠）和正开口（负遮盖或负重叠）。
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滑阀按工作边数(起控制作用的阀口数)可分为：单边滑阀、双 边滑阀和四边滑阀。
另外按进、出阀的通道数：三通阀，四通阀，例如b为三通阀； 按阀芯的凸肩数目划分：a液，压伺b服为系统两-研究凸生 肩阀，c为三凸肩阀
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二、滑阀的静态特性曲线
2. 压力特性曲线：是指负载流量等于常数时，负载压降与阀 的开度之间的关系，重要的是负载流量QL=0时的压力特 性， 通常所讲的压力特性即指此而言。
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二、滑阀的静态特性曲线
3.压力一流量特性曲线：是指阀的开度一定时，负载流量与 负载压力间的关系， 压力一流量特性曲线族。
CdA4 2（ps p1）CdA2 2（p2 p0）得（ps p1） （ p2 p0）,（p1p2） （ ps p0）
矛盾，所以Q1=Q3，Q4=Q2，ps=p1 p2；
考虑pL=p1
p2有p1=ps
pL 2
；p2=ps
pL 2
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一、滑阀压力—流量方程的一般表达式
Q L =Q 2 -Q 3 =C d A2
p
）
1
一、滑阀压力—流量方程的一般表达式
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；
设Q1Q3，由于Q1 Q2=Qs；Q3 Q4=Qs所以Q4Q2
CdA1 2（p1 po）CdA3 2（ps p2）得（p1 po） （ ps p2）,（p1 p2） （ ps p0）
阀等。 执行元件 产生调节动作加于控制对象上，实现调节任务。如液压缸和液压马达
等。 控制对象 被控制的机器设备或物体，即负载。 此外，还可能有各种校正装只，以液及压伺不服包系统含-研在究控生 制回路内的液压能源装置。
1.2 液压伺服控制系统的分类
1、按输入信号介质分：有机液伺服系统、气 液伺服系统、电液伺服系统等。
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1.1.2液压伺服和比例控制系统的组成
输入元件：也称指令元件，给出输入信号(指令信号)加于系 统的输入端 。如靠 模、指令电位器或计算机等。
反馈测量元件： 测量系统的输出并转换为反馈信号。 如各种传感器 。 比较元件： 将反馈信号与输入信号进行比较，给出偏差信号。多为减法器。 放大转换元件： 将偏差信号故大、转换成液压信号。如 机液伺服阀、电液伺服
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2.2滑阀静态持性的一般分析
一、滑阀压力—流量方程的一般表达式 QL为负载流量； PL为负载压降； Ps为供油压力； Qs为供油流量; Po为回油压力； xv为阀芯位移； U为开口量；
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一、滑阀压力—流量方程的一般表达式
以零开口为例U=0
假设条件：
1、液压能源是理想的。对恒压源 供油压力Ps为常数;对恒流源供 油流量Qs为常数。回油压力Po 为零，如果不为零，则把Ps看 成供回油压力差。
Q 1= C d A1
2、忽略管道和阀腔内的压力损失。
3、液体是不可压缩的。
Q 2=C dA2
4、阀各节流口的流量系数相等， 即Cd1=Cd2 =Cd3 =Cd4 = Cd
则有：
Q 3= C dA3
Q 4=C dA4
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2（
p1
p
）
o
2（
p2
p
）
0
2（
ps
p
）
2
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ps