电液伺服系统的设计与实现

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直升机电液伺服飞控作动系统设计与实现

Vol. 45 No. 4Apr. 2021第45卷第4期2021年4月液压与'动Chinese Hydraulics & Pneumatics doi ： 10.11832//. issn. 1000-4858.2021.04.026直升机电液伺服飞控作动系统设计与实现滕利强，王文山，刘艺宁，余书秀%航空工业庆安集团有限公司，陕西西安710077)摘要：针对当前国内外典型直升机电传飞控作动系统的技术现状，设计了一种基于FPGA 和射流管式伺服阀的电气四余度、液压机械双余度直升机飞控作动系统，并通过仿真分析和工程试验的方法，验证了系统的关键技术和性能指标。

分析和试验结果表明，该系统具有较高的集成度、频响、安全性和可靠性，为我国直升机电传飞控作动系统领域的技术选择提供了多选项。

关键词：直升机；电传；飞控作动系统；电液伺服系统中图分类号:TH137；V249文献标志码：B 文章编号：1000-4858 (2021 )04-0175-08Desian and Redization of Electro-hydraulic Serve Flight ControlActuation System for HelicopterTENG Li-qiang, WANG Wen-shan, LID Yi-ning, YU Shu-xiu% AVIC QingUn Group Co., Lti., Xiin , Shaanxi 710077)Abstract : In view of the current tchnicdl status of typicl Fly-Do-Wira % FBW) Flight Control Actuation System% FCAS ) of helicopters at home and abroad , a FCAS based on FPGA and ju pipe seev valve with electricol quadruple /dunddcy and hydrg-mechanicol double /dunddcy fgr helicopters is designed , and vvefies the keytechnology and performanco of the system through simulation analysis and enginee/ng test. The analysis and testresults show that the system has high intearation, frequenco response , safety and reliabilito , which providesmultiple options fgr the technicol selection of ChinaU helicopter FBW FCAS.Key words : helicopter, fly-by-wire , flight control actuation system , electro-hydraulic seev system引言随着飞行控制技术的发展，国内外先进直升机的飞行控制系统已普遍采用电传操纵技术，与应用传统助力机械操纵技术的飞行控制系统相比，采用电传操纵技术的飞行控制系统可极大地改善直升机的飞行品质，减轻飞行员的操纵负担［1］，并为主动控制技术和综合飞行控制技术的直升机领域应用奠定基础。

直驱式容积控制电液伺服系统设计与实现

ＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅａｌｉｚｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏ・ｈｙｄｒａｕｌｉｃＳｅｒｖｏＳｙｓｔｅｍｏｆＤｉｒｅｃｔＤｒｉｖｅＶｏｌｕｍｅＣｏｎｔｒｏｌ
电气传动２０１３年第４３卷第９期
ＥＬＥＣＴＲＩＣＤＲＩＶＥ２０１３Ｖｏ１．４３Ｎｏ与实现
樊生文，郑凯元，王泽庭，牛元泰
（１．北方工业大学机电工程学院，北京１００１４４；２．新乡供电公司，河南新乡４５３０００）
ｅｅｊｉｉ￣ｇ１００１４４，Ｃｈｉｎａ：２．ＸｉｎｘｉａｎｇＰｏｗｅｒＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｘｉｎｘｉａｎｇ４５３０００，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）
摘要：基于永磁同步电机的直驱式容积控制电液伺服系统融合了交流伺服技术的优势，具有广阔的市场前景。基于双闭环矢量控制算法实现了永磁同步伺服系统的转速环、电流环控制，最终实现了电液系统的位
置环控制。研制了１台用于焦炭厂的５０００Ｎ・ｍ阀门控制电液伺服系统。提出了位置环参数自适应的方法，
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｌｅｃｔｒｏ — ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍｏｆｄｉｒｅｃｔｄｉｖｒｅｖｏｌｕｍｅｃｏｎｔｒｏｌｂａｓｅｄＯｎｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｎｅｇｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｃｏｍｂｉｎｅｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆＡＣｓｅｒｖｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｈａｓａｂｒｏａｄｍａｒｋｅｔｐｒｏｓｐｅｃｔ．Ｒｅａｌｉｚｅｄｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍｓｐｅｅｄｌｏｏｐ，ｃｕｒｒｅｎｔｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌｂａｓｅｄｏｎｄｏｕｂｌｅｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄｕｌｔｉｍａｔｅｌｙｒｅａｌｉｚｅｄｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏ — ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｙｓｔｅｍ．Ｄｅｖｅｌｏｐｅｄａ５０００Ｎ・ｍｖａｌｖｅｃｏｎｔｒｏｌｅｌｅｃｔｒｏ — ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍｆｏｒａｃｏｋｅｐｌａｎｔ．ＰｏｓｉｔｉｏｎｌｏｏｐｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｄａｐｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｖａｌｖｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍＳｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｅｄａｎｄｓｔｅａｄｙ — ｓｔａｔｅａｃｃｕｒａｃｙ．Ｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｖａｌｖｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｒｕｎｎｉｎｇｒｅｌｉａｂｌｅ，ｆａｓｔａｎｄｈａｖｅｇｏｏｄｃｏｎｔｒｏｌａｃｃｕｒａｃｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍ；ｄｏｕｂｌｅｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｓｐａｃｅｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌ；ｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇｄｅｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄ；ｅｌｅｃｔｒｏ — ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｅｒｖｏ

刹车电液压力伺服阀测试系统的设计与实现

刹车电液压力伺服阀试验台主要用于某型号刹车电液压力阀和电磁液压锁出场验收和大修后各项性能
阀激励信号频率范围输入电流信噪比
Ｈｚ
ｌ～４０ ≤０．１％
参数的测试。系统测试项目包括伺服阀静态性能测试和其动态性能测试，以及液压锁性能测试，伺服阀静态
８．压力表线１７．蓄能器ｌ８．电磁球阀
１３．低压溢流阀
１４．２ｍ液柱
１５．油箱
图１试验台液压系统原理图
位油路的通断，完成锁单独ｉ贝０试试验和阀锁联试测试
试验。
试验台
压力传感器１
Ｉ源模块ｌ
ＺＨＡＯＸｕ．ｃｈａｎｇ，ＺＨＡＮＧＺｈｅ。ＨＵＡＮＧＪｉｎｇ，ＬＩＣｈａｎｇ．ｃｈｕｎ
，
（１．北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京
１０００４４；
２．中国航天科技集团公司第一研究院十八所，北京
关键词：液压；测控系统；二分法；巴特沃斯滤波器中图分类号：ＴＨ１３７。ＴＰ２７３文献标志码：Ｂ文章编号：１０００－４８５８（２０１３）１１－００７１０５－
引言
表１试验台技术指标项目额定工作压力单位ＭＰａ指标２１
标如表１所示。
７２
液压与气动

高频响电液伺服阀的控制系统设计与优化

高频响电液伺服阀的控制系统设计与优化摘要：高频响电液伺服阀是一种能够快速、准确地控制液压系统流量和压力的关键元件。

本文主要探讨了高频响电液伺服阀的控制系统设计与优化方法。

首先，介绍了高频响电液伺服阀的工作原理和特点。

然后，详细阐述了控制系统设计的关键问题，包括传感器的选择、控制器的设计、反馈控制算法的优化等。

最后，结合实际案例，展示了控制系统设计与优化在高频响电液伺服阀中的应用效果。

1. 引言高频响电液伺服阀是液压系统中重要的执行元件，广泛应用于工业设备和机械控制领域。

它具有快速响应、高精度和较大流量控制范围等特点，对于机械系统的稳定性和性能至关重要。

因此，控制系统设计与优化对于高频响电液伺服阀的使用和应用至关重要。

2. 高频响电液伺服阀的工作原理和特点高频响电液伺服阀的工作原理是通过电磁力控制和调节液阻，实现液压系统的流量和压力的控制。

它采用高灵敏度电磁阀芯和动态稳压机构，能够快速响应输入信号并精确控制液压系统的参数。

高频响电液伺服阀的特点包括响应时间短、流量控制精度高、可靠性好等。

3. 高频响电液伺服阀控制系统设计的关键问题3.1 传感器的选择传感器的选择对控制系统的准确性和可靠性具有重要影响。

在高频响电液伺服阀控制系统设计中，常用的传感器包括位移传感器、速度传感器和压力传感器。

根据具体的应用需求和系统要求，选择合适的传感器进行测量和反馈。

3.2 控制器的设计控制器是控制系统的核心部分。

在高频响电液伺服阀中，通常采用PID控制器来实现稳定的控制。

PID控制器通过计算误差、积分和微分来调节和修正输出信号，从而实现对液压系统的控制。

在控制器设计中，需要考虑控制系统的动态响应特性和稳定性，选择合适的参数进行调节和优化。

3.3 反馈控制算法的优化反馈控制算法对于高频响电液伺服阀的性能至关重要。

常用的反馈控制算法包括位置控制、速度控制和压力控制等。

在优化反馈控制算法时，需要考虑实际的控制需求、系统动态特性和系统稳定性等因素，并结合实际的试验数据进行参数调整和优化。

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。

仿生液压四足机器人电液伺服控制系统的设计与研究共3篇

仿生液压四足机器人电液伺服控制系统的设计与研究共3篇仿生液压四足机器人电液伺服控制系统的设计与研究1仿生液压四足机器人电液伺服控制系统的设计与研究随着科学技术的不断发展，仿生机器人技术越来越成熟，已经被广泛应用于工业自动化和医疗领域。

仿生液压四足机器人是一种非常先进的仿生机器人，它可以在各种恶劣的环境下进行机械装卸、军事侦察、救援救灾等工作。

在众多的机器人种类中，液压四足机器人具有结构简单、运动灵活、负载能力强、自适应性好等优点，广泛应用于军事、救援、能源、建筑、农业等领域。

本文介绍了仿生液压四足机器人的电液伺服控制系统设计和研究。

液压四足机器人的动力往往来自于液压系统，因此电液伺服控制系统是液压四足机器人运动控制的核心。

电液伺服控制系统是指将电信号转换为液压信号的系统，实现液压泵、阀门、执行器等的精确控制。

在液压四足机器人中，电液伺服控制系统的性能直接影响其运动控制精度和稳定性，因此设计一套高性能、高精度的电液伺服控制系统具有重要的意义。

电液伺服控制系统的设计过程需要考虑技术参数、系统结构、硬件设计、软件设计四个方面。

技术参数是指液压系统中传感器、执行器、电机等各个组成部分的规格参数。

在该机器人的设计过程中，需要根据机器人运动的需求和工作环境，综合设计机器人的各项技术参数。

其中，执行器的大小、电机的功率、传感器的灵敏度都需要精确计算和匹配，以保证机器人运动控制的稳定性和精度。

系统结构是指电液伺服控制系统中各个组成部分的排布方式，包括电液伺服控制器、液压泵、阀门、执行器、传感器等。

在设计中，需要考虑系统结构的简洁性、紧凑性、功耗等因素，以便于整机的使用和维护。

硬件设计包括电路设计和机械结构设计。

机械结构设计需要考虑机器人的形状、尺寸和材料等，以便于机器人的运动和受载能力。

电路设计则需要根据机器人的应用环境和技术参数，设计控制器、传感器、执行器等电路电子元器件。

软件设计包括程序设计和算法设计。

程序设计是指通过编写程序来实现机器人各种功能的控制，算法设计则是指通过算法来实现机器人的各种自适应控制功能。

电液伺服控制系统

组成电液比例控制系统的基本元件： 1）指令元件 2 比较元件 3 电控器 4 比例阀 5 液压执行器 6 检测反馈元件
第6章电液伺服控制系统
4
6.1 概述
6.1.2 电液比例控制系统的特点及组成
第6章电液伺服控制系统
5
6.1 概述
电液比例控制的主要优点是： 1）操作方便，容易实现遥控 2 自动化程度高，容易实现编程控制 3 工作平稳，控制精度较高 4 结构简单，使用元件较少，对污染不敏感 5 系统的节能效果好。
6.功率放大级
功率放大级式比例控制放大器的核心单元。由信号放大和功率驱动电路组成。
根据功率放大级工作原理不同，分为：模拟式和开关式。
第6章电液伺服控制系统
29
6.3 电液比例电控技术
（1）模拟式功率放大级
第6章 ห้องสมุดไป่ตู้液伺服控制系统
30
6.3 电液比例电控技术
（2）开关式功率放大级
第6章电液伺服控制系统
比例放大器根据受控对象、功率级工作原理不同，分为： 1 单路和双路比例控制放大器 2 单通道、双通道和多通道比例控制放大器 3 电反馈和不带电反馈比例控制放大器 4 模拟式和开关式比例控制放大器 5 单向和双向比例控制放大器 6 恒压式和恒流式比例控制放大器
第6章电液伺服控制系统
16
6.3 电液比例电控技术
第6章电液伺服控制系统
18
6.3 电液比例电控技术
第6章电液伺服控制系统
19
6.3 电液比例电控技术
2.输入接口单元（1）模拟量输入接口
2 数字量输入接口 3 遥控接口
第6章电液伺服控制系统
20

500KN恒力压力机电液伺服控制系统设计

５０ｋｃｎｔｎｏｃｒｓ０Ｎｏｓａｔｆｒｅｐｅｓ
ＪＡＯＪａ — ｉｇＡＩＪｅＩｉｎｐｎ，Ｂｉ
（北京机械工业自动化研究所，北京
１０２）０１０
摘
要：力压力机是具有试验机性能的生产设备，恒其传动全部采用液压传动，泵液压源，泵实现双大
２０（．０４。６）
２１００年第７期
械结构大大简化。
液压与气动
３９
伺服比例阀１３出口处加一个液控单向阀１，２目
的是对于要求恒值精度不高的工作场合，以利用该可阀保压，时伺服比例阀停止工作，此液压泵卸载，节以约能源。为了使液控单向阀保压到伺服比例阀调节过
等先进技术走出实验室，动技术及气动机械手将迎气
来崭新的明天。
参考文献：
［］孙振强．１可编程控制器原理及应用教程［．Ｍ］北京：清华
大学出版社，０５２０．
［］彭坚．动机械手ＰＣ控制系统设计［］电工技术，２气ＬＪ．
１引言
恒力压力机是为某特殊产品开发的专用设备，要
求具有普通压力机操作方便性、可靠性，同时具备试验
机的性能。要求是加载力、位移及其速率可控、测，可既可保持加载力、移恒定（值方式）也可保持加位恒，载力、移的速率恒定（位恒速率方式）。加载力精度要

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电液伺服系统的设计与实现
随着科技的不断发展，机械设备的功能和性能要求也越来越高。

而在众多机械
设备中，电液伺服系统以其优良的性能和高效的工作模式，已经成为了广泛应用的设备之一。

本文将就电液伺服系统的设计和实现进行讨论，以期提高其性能和工作效率。

一、电液伺服系统的组成
电液伺服系统是由3个部分组成的：电子控制单元、电液传动系统和执行机构。

1. 电子控制单元
电子控制单元包括控制器和信号处理器，控制器是整个系统的核心。

它可以接
收来自传感器的反馈信息，根据内部程序计算出控制信号，并输出到执行机构，实现对执行机构的精确控制。

2. 电液传动系统
电液传动系统是整个电液伺服系统的动力源，它包括电液转换器、电动机、泵、油箱、阀门等组成。

电动机通过传动装置，驱动泵产生压力液体，液体经过阀门进入执行机构，实现机械臂等动作。

3. 执行机构
执行机构是电液伺服系统的输出节点，它通过接收液压驱动，转换为机械运动。

在典型的电液伺服系统中，执行机构通常包括液压缸、液压马达、液压单元等。

二、电液伺服系统的优点
1. 精度高
因为电液伺服系统可以接收来自传感器的反馈信息，根据内部程序计算出控制信号，并输出到执行机构，实现对执行机构的精确控制，所以其控制精度很高，可以满足高精密度机械设备的要求。

2. 动态性能好
电液伺服系统的调节速度快，反应灵敏。

它不仅可以适应于各种工况的需要，而且可以根据需要进行控制和调节。

相比之下，其他传动系统难以满足这些要求。

3. 可扩展性强
电液伺服系统的结构比较清晰，它根据要求可以进行功能扩展。

同时，它也可以与其他的控制系统进行集成，如PLC、CAN总线等。

三、电液伺服系统的设计
电液伺服系统的设计必须根据所需的实际应用来进行，下面简单介绍了一些设计方法。

1. 系统参数计算
电液伺服系统的设计一定要进行系统参数计算，以确保正确的系统工作。

主要包括负载惯性、运动速度、加速度、油液流量、泵、马达的型号、离合器等参数的计算。

2. 控制系统设计
控制系统设计是电液伺服系统设计的核心问题。

在设计初期我们需要考虑如何选择控制器、传感器和电机等元器件，同时还要注意控制系统的稳定性、抗干扰性和可编程性等方面的问题。

3. 泵的选型
电液伺服系统的泵的选型非常关键。

选泵时需要考虑所需的流量、功率、压力
等参数。

同时，应该选择具有良好性能和可靠性的泵，并搭配合适的油箱和阀门等元器件。

4. 稳定性分析
稳定性分析是评估电液伺服系统的性能的重要方法之一。

它可以考虑许多因素，如泵字符曲线、伺服控制电路、传感器噪声、机械振动等。

四、实现电液伺服系统的建议
1. 充分考虑应用环境的特殊性
在实际设计和建设电液伺服系统之前，我们需要充分考虑其应用环境的特殊性。

比如，受环境温度、湿度等因素的影响，伺服控制器的电路稳定性以及机械部件的可靠性将面临挑战。

因此，我们需要合理的进行设计，尽可能让电液伺服系统适应于特殊的应用环境，并采取必要的防护措施，如加装冷却风扇、在电路板上添加保护装置等。

2. 充分利用自动化技术
在电液伺服系统设计和实现过程中，自动化技术的应用已成为趋势。

自动化技
术的应用可以完全实现电液伺服系统的自动化控制，方便系统的监测和管理，提高生产工作效率和机械设备的使用寿命。

此外，自动化技术还可以加强电液伺服系统的连通性，降低系统的维护成本，
优化生产流程，实现更高的生产效率。

3. 用先进的材料来实现
在实际应用中，我们应该更多的使用高品质的材料进行制造，可以提高机器的
整体性能。

使用先进的材料可以有助于降低系统故障率，提高电液伺服系统的稳定性和运行效率。

4. 建立完整的维护保养体系
在建设电液伺服系统之后，我们应该建立一个完整的维护保养体系。

定期检查
组件、清洁及更换润滑器等操作，可以保障系统的可靠性和耐久性。

维护保养体系应该包括实时检测技术的应用，考虑机械设备的长期使用情况，
使用实时检测技术可以及时检测设备故障，采取相应措施，减少机械设备的损失。

综上所述，电液伺服系统具有良好的性能和高效的工作模式。

通过全面的设计，合理的材料选择和建立规范化的维护保养体系，可以提高机械设备的性能和寿命，适应更复杂、更高效的应用于工业生产和制造业的要求。