电液控制系统
电液控制课件
2.3 零开口四边滑阀的静态特性
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2.3 零开口四边滑阀的静态特性
一、对于理想零开口四
边滑阀的静态特性
K q q L C dW ( p s p L ) (其中 W 是面积梯度 )
xV
C dWx V 1 ( ps pL)
Kc qL
( 零开口认为后项为
pL
2( ps pL)
x x V 0
V xV 0
61
2.5 双边滑阀的静态特性（续）
对于正开口，设定正开
口量为 U ：
K q0 qL 2C dW ps
xV
K c0 qL 2 C dWx V ps ps
pc 0
Kp0 pc ps xV 0 U
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2.6 滑阀受力分析
主要考虑滑阀受到 的液动力，分为稳 态液动力与瞬态液 动力。稳态液动力 与滑阀开口量成正 比，瞬态液动力与 滑阀开口量变化率 成正比。
芯位移xv三者之间的关系： qL f ( pL, xV)
它表示滑阀的工作能和力性能，对液压伺服统系 的静、动态特性计算有具重要意义
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2.2 滑阀静态特性的一般分析(续)
下图中 p为油液压力， q为油液流量，其中 ps为供油压力 , p 0 0, pL为负载压降， pi(1,2, 3,4)为通过每一阀肩的压降 qs为供油流量， qL为负载流量， qi(1,2,3,4)为 通过每一阀肩的流量
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2.6 滑阀受力分析（续）
由于射流角θ<90度，所以稳态液动 力的方向总是指向使阀口关闭的方向。 △p一定时，稳态液动力与阀的开口量 成正比——弹性力
实际的阀受径向间隙和工作圆边的影 响，使过流面积增大，射流角减小， 从而使稳态液动力增大。
电液伺服系统
电液伺服系统电液伺服系统是一种将电气信号转换为液压能量的控制系统。
它通过控制液压阀的开启和关闭来调节液压执行器的工作状态，从而实现对机械装置的精确控制。
本文档将详细介绍电液伺服系统的结构、工作原理、常见问题及解决方案等内容。
一、系统结构1.1 主机部分主机部分是电液伺服系统的核心组成部分，包括电液转换器、伺服阀、传感器等。
其中，电液转换器将电信号转换为液压能量，伺服阀通过控制液压流量来控制液压执行器的运动，传感器用于监测执行器的位置和速度。
1.2 液压执行器液压执行器是电液伺服系统中的重要组成部分，主要包括液压缸和液压马达两种。
液压缸可将液压能量转换为机械能，实现直线运动；液压马达则可将液压能量转换为机械能，实现旋转运动。
1.3 控制部分控制部分由控制器和信号处理器组成，用于接收、处理和传输控制信号。
控制器可根据输入信号的变化调节伺服阀的开启度，从而实现对电液伺服系统的精确控制。
二、工作原理2.1 系统工作流程电液伺服系统的工作流程一般包括输入信号采样、信号处理、控制指令、伺服阀控制和液压执行器动作等步骤。
具体流程如下：（1）输入信号采样：传感器将液压执行器的位置和速度等信息转换为电信号，并传输给信号处理器。
（2）信号处理：信号处理器对输入信号进行滤波、放大等处理，将其转换为控制系统可识别的信号。
（3）控制指令：控制器根据输入信号的变化相应的控制指令。
（4）伺服阀控制：控制器根据控制指令调节伺服阀的开启度，控制液压系统的流量大小。
（5）液压执行器动作：伺服阀的控制信号作用于液压执行器，使其按照要求的位置和速度进行运动。
2.2 系统控制策略电液伺服系统可采用位置控制、速度控制和力控制等不同的控制策略。
其中，位置控制可实现对执行器位置的精确控制；速度控制可实现对执行器速度的精确控制；力控制可实现对执行器施加的力或扭矩的精确控制。
三、常见问题及解决方案3.1 液压系统压力不稳定可能原因：（1）供油系统压力不稳定。
电液位置伺服控制系统实验
2
s2
2.834 2 0.866 1 2 s s s 1 2 14 .726 14 .726
正常参数时的ωc=2.78， ωh=14.8，Kg=19.1
增大Ki
正常参数
C (s) 4.611 R( s) 1 2 0.866 2 s 14 .726 2 s 14 .726 s 1
斜坡输入1
正弦输入
正弦输入，幅值5，频率1
正弦输入，幅值5，频率2.95
3 液压系统原理
压力传感器2
伺服缸
压力传感器3
平衡阀 电磁换向阀
蓄能器
电液伺服阀 压力传感器1
流量计2
流量计1 精滤器 电磁溢流阀
电机泵组
M
粗滤器 精滤器
4 系统控制原理
数据采集
参考输入
控制器
数模转换
功率放大
伺服阀
伺服缸
K i 73.746 KV 2.834 K d 1 26.022
K d1 h 代入系数得到 K d 1 26 .022 14 .726 h a a 0.12 (b K d 2 ) (b K d 2 ) (0.2 2.861) h h 0.866 2 K d1 a 2 K d 1 a 2 26.022 0.12
mmax 为能量输出单元在线 性范围内的最大值
r0,ml 为输入信号在线性范 围内的最大值
阶跃输入2.5
阶跃输入5
阶跃输入9
阶跃输入12
系统开环传递函数
KV C (s) R(s) 1 2 2 h s 2 s s 1 h h
Ki KV K d1
2）阀控缸微分方程
电液伺服控制系统的应用实例
第七章 电液伺服控制系统的应用实例 7.1 引例图7-1 阀控油缸闭环控制系统原理图此图为采用电液伺服阀控制的液压缸速度闭环控制系统。
这一系统不仅使液压缸速度能任意调节，而且在外界干扰很大（如负载突变）的工况下，仍能使系统的实际输出速度与设定速度十分接近，即具有很高的控制精度和很快的响应性能。
工作原理如下：在某一稳定状态下，液压缸速度由测速装置测得（齿条1、齿轮2和测速发电机3）并转换为电压。
这一电压与给定电位计4输入的电压信号进行比较。
其差值经积分放大器放大后，以电流输入给电液伺服阀6。
电液伺服阀按输入电流的大小和方向自动地调节其开口量的大小和移动方向，控制输出油液的流量大小和方向。
对应所输入的电流，电液伺服阀的开口量稳定地维持在相应大小，伺服阀的输出流量一定，液压缸速度保持为恒值。
如果由于干扰的存在引起液压缸速度增大，则测速装置的输出电压改变，而使放大器输出电流减小，电液伺服阀开口量相应减小，使液压缸速度降低，直到液压缸恢复原来的速度时，调节过程结束。
按照同样原理，当输入给定信号电压连续变化时，液压缸速度也随之连续地按同样规律变化，即输出自动跟踪输入。
通过分析上述伺服系统的工作原理，可以看出伺服系统的特点如下：（1）反馈系统：把输出量的一部分或全部按一定方式回送到输入端，并和输入信号比较，这就是反馈作用。
在上例中，反馈电压和给定电压是异号的，即反馈信号不断地抵消输入信号，这就是负反馈。
自动控制系统中大多数反馈是负反馈。
（2）靠偏差工作：要使执行元件输出一定的力和速度，伺服阀必须有一定的开口量，因此输入和输出之间必须有偏差信号。
执行元件运动的结果又试图消除这个误差。
但在伺服系统工作的任何时刻都不能完全消除这一偏差，伺服系统正是依靠这一偏差信号进行工作的。
（3）放大系统：执行元件输出的力和功率远远大于输入信号的力和功率。
其输出的能量是液压能源供给的。
7.2 车床液压仿形刀架图7-2 车床液压仿形刀架车削圆锥面时，触销沿样件的圆锥段滑动，使杠杆向上偏摆，从而带动阀芯上移，打开阀口，压力油进入液压缸上腔，推动缸体连同阀体和刀架轴向后退。
汽轮机DEH控制系统
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汽轮机DEH控制系统
汽机的启动方式
¨ 冷态启动 又叫BYPASS OFF(旁路关闭) 方式启动。当高压主器阀前的压力和温 度达到要求时（以300MW汽轮机为例， 主 气 压 4.2MP, 主 气 温 350 摄 氏 度 ） ， RSV、GV、IV均开启。由GV控制汽机 转速从盘车转速上升到2900 r/min.在2900 r/min 时，进行阀切换。GV 全开，由TV 控制汽机继续升速。
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汽轮机DEH控制系统
¨ 参与一次调频 DEH系统均设计有一次调 频回路，其工作原理是：机组转速以 3000 r／min为目标值，频差以一定的函 数对应为负荷指令叠加到目标值上。为 防止反复调节引起目荡，应设置一定的 频差控制死区。
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汽轮机DEH控制系统
¨ 参与协调控制 大型机组的协调控制是 机组必备的功能之一。协调控制的实现， 综合考虑了机组与炉膛不同被控对象的 特性，在很大程度上改善了机组的负荷 响应能力，也减少了运行人员由于负荷 变动进行的运行操作，降低了劳动强度。
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汽轮机DEH控制系统
¨ 单阀／顺序阀切换 机组运行过程中可工 作在“单阀”或“顺序阀”两种阀门控 制方式。
在“顺序阀”控制方式下，机组升降负 荷时，应按阀门流量特性要求依次开启 或关闭相应阀门，以减小截流损失，提 高机组运行的稳定性。
在“单阀”控制方式下，各阀门恢复开 度一致。切换过程中，应尽量保持功率 值无扰。
¨ 以汽机为主 这种运行方式是以汽机调功率， 汽机可以参加一次调频。这时，可以投入主蒸 汽压力低保护功能。保护的原理是：当主蒸汽 压力降到设定值的90%时，汽轮机自动降低负 荷，以保持锅炉的出口压力。注意，最多降到 20%额定负荷为止。
电液伺服控制系统概述
电液伺服控制系统概述摘要：电液伺服控制是液压领域的重要分支。
多年来，许多工业部门和技术领域对高响应、高精度、高功率——重量比和大功率液压控制系统的需要不断扩大，促使液压控制技术迅速发展。
特别是控制理论在液压系统中的应用、计算及电子技术与液压技术的结合，使这门技术不论在原件和系统方面、理论与应用方面都日趋完善和成熟，并形成一门学科。
目前液压技术已经在许多部门得到广泛应用，诸如冶金、机械等工业部门及飞机、船舶部门等。
关键词：电液伺服控制液压执行机构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、电液控制系统的发展历史液压控制技术的历史最早可以追溯到公元前240年,一位古埃及人发明的液压伺服机构——水钟。
而液压控制技术的快速发展则是在18世纪欧洲工业革命时期,在此期间,许多非常实用的发明涌现出来,多种液压机械装置特别是液压阀得到开发和利用,使液压技术的影响力大增。
18世纪出现了泵、水压机及水压缸等。
19世纪初液压技术取得了一些重大的进展,其中包括采用油作为工作流体及首次用电来驱动方向控制阀等。
第二次世界大战期间及战后,电液技术的发展加快。
出现了两级电液伺服阀、喷嘴挡板元件以及反馈装置等。
20世纪50～60年代则是电液元件和技术发展的高峰期,电液伺服阀控制技术在军事应用中大显身手,特别是在航空航天上的应用。
这些应用最初包括雷达驱动、制导平台驱动及导弹发射架控制等,后来又扩展到导弹的飞行控制、雷达天线的定位、飞机飞行控制系统的增强稳定性、雷达磁控管腔的动态调节以及飞行器的推力矢量控制等。
电液伺服驱动器也被用于空间运载火箭的导航和控制。
电液控制技术在非军事工业上的应用也越来越多,最主要的是机床工业。
在早些时候,数控机床的工作台定位伺服装置中多采用电液系统(通常是液压伺服马达)来代替人工操作,其次是工程机械。
第6部分电液伺服控制系统32页PPT
3
6.1 概述
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
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6.1 概述
6.1.2 电液比例控制系统的特点及组成
第控制的主要优点是： 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。
第6章 电液伺服控制系统
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6.2 电液比例控制基本回路
2.采用先导式比例溢流阀的调压回路
第6章 电液伺服控制系统
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6.2 电液比例控制基本回路
3.电液比例减压控制系统
第6章 电液伺服控制系统
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6.2 电液比例控制基本回路
6.2.2 电液比例流量控制
电液比例速度调节三种方式： 1）比例节流调速 2）比例容积调速 3）比例容积节流调速
6.3 电液比例电控技术
（2）阶跃函数发生器
（3）双路平衡电路
第6章 电液伺服控制系统
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6.3 电液比例电控技术
（4）初始电流设定电路
第6章 电液伺服控制系统
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6.3 电液比例电控技术
第6章 电液伺服控制系统
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6.3 电液比例电控技术
第6章 电液伺服控制系统
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6.3 电液比例电控技术
第6章 电液伺服控制系统
16
6.3 电液比例电控技术
6.3.3 比例控制放大器主要电路的构成、原理及功能
第6章 电液伺服控制系统
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6.3 电液比例电控技术
1.电源电路 比例控制放大器电源电路主要作用：从标准电源中获得和分离出比例控制 放大器正常工作所需的各种直流稳定电源，并且在电网电压、负载电流及环境 温度允许范围内变化，保证输出直流电压的稳定性。同时，还兼有电源电压极 性反接、过流、短路自保护自恢复等非熔断式保护功能，以保证比例控制放大 器的工作可靠性。
汽轮机数字电液控制系统的组成及功能
⑴滑压控制
⑵这种运行方式能够提高机组变工况运行时的热经济性，减少 进汽部分的温差和负荷变化时的温度变化，因而降低了机组 的低周热疲劳损伤。
采用滑压运行能改变机组在变工况运行时的热应力和热变形， 使机组启停时间缩短，减小节流损失，降低给水泵功率消耗， 提高机组效益。
⑶μT= μT0 ⑷变化
⑸根据机组运行方式
过系统两根主蒸汽管和两个电动阀门进入高压主汽阀，然 后再由四根高压主汽管导入高压缸。在高压缸内做功后的 蒸汽通过两个高压排汽止回阀，经两根冷段再热蒸汽管进 入锅炉再热器。再热后的蒸汽温度升高到537℃，压力为 3.3MPa，再经过两根热段再热蒸汽管进入中压联合汽阀， 然后由两根中压主汽管导入中压缸。高压旁路蒸汽从电动 阀门前引出，经一级减温减压后排至再热器冷段；低压旁 路蒸汽由中压联合汽阀前引出，经二级和三级减温减压后 排至凝汽器。 用→画出300MW机组汽水流程图。
冷态启动：温度小于150℃。 温态启动：150～300℃。 热态启动：300～400℃。 极热态启动：温度大于400℃。 2．启动方式
本机组具有中压缸启动和高中压缸联合启动两种方式。
中压缸启动方式，具有降低高中压转子的寿命损耗、改 善汽缸热膨胀和缩短启动时间等优点。
中压缸启动时，在机组冲转前、锅炉点火升温时，蒸汽通过高压旁路，倒暖阀RFV进入 高压缸，对高压缸预暖，同时对高压主汽管、高压主汽调节阀和再热器、中压联合 汽阀进行加热；
⑴在什么情况下，主汽压力设定值是机组功率 的函数？
⑵滑压运行有何优点？ ⑶滑压时，汽轮机调节阀门开度变化吗？ ⑷定压时，汽轮机调节阀门开度变化吗？ ⑸机前压力设定值回路的作用是什么？ ⑹画出定-滑-定曲线。 ⑺试在定-滑-定曲线上画出相应的μT曲线。 ⑻说明ECR/MCR的含义。 ⑼定压运行允许的最大负荷变化率为多少？ ⑽滑压运行时允许的最大负荷变化率为多少？
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简易控制系统
前言
目前国内市场上应用的电液控制系统主要集中在高端支架。
高端支架占支架市场的10-15%。
绝大多数的新建工作面仍采用手动控制。
电液控制系统的优势在于提高生产效率，降低工人劳动强度，安全生产。
其劣势也非
常明显，价格高，投资大。
对于如何扩大电液控制系统的市场容量，许多电液控制系统供应商希望通过降低成
本，生产经济型电液控制系统的方法，比如marco公司在韩城地区提供的简易型电液
控制系统，天玛公司提供的SAC型电液控制系统，以及通过进行国产化降低生产成
本。
上述的经济型电液控制系统仍旧在原有的电液控制系统的基础上进行简单的删减。
如何从技术的角度上，真正的设计出适合目前国内大多数煤矿工矿和生产条件的经济
型电液控制系统是目前扩大市场容量的关键所在.。
Marco公司自从2010年自己进行市场开发以来，根据中国市场的情况，研发出真正意
义上的简易经济型电液控制系统：pm32/vt简易电液控制系统。
系统配置
液压主阀，按键型驱动器，附属设备（电源箱，耦合器，邻架电缆）
系统功能
可以完成支架上所有的液压功能，可以进行单键单动作
，邻架动作，隔架动作。
根据操作人员的井下观察，通过按键对液压主阀进行控制。
和其他形式的控制系统比较
1. 和手动片阀的比较
简易控制系统大幅度降低了工人的劳动强度，将从前的手动操作片阀，变成简单的进
行按键操作。
copy© 2009 Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH Seite 1 / 2
显著的提高支架动作速度，提高采煤机的割煤速度，从而增加生产效率。
在提高效率的同时，也减少支架操作人员的人数，为安全生产提供保证。
2. 和手动先导控制的比较
不存在着复杂的邻架控制管路。
通过和左右邻架相连的电缆，对左右邻架以及再相邻
的邻架进行控制，即可以对四个支架进行直接的控制。
大幅度的提高控制的效率。
3. 和经济型电液控制系统的比较
在目前的很多井下综采工作面上，支架操作人员通过直接的观察对支架进行控制。
在这种情况下，传感器的利用率不高。
控制器是通过对传感器的测量数值进行计算，
从而来控制液压主阀的动作。
如上所说，在实际情况下，传感器的使用效率也很低。
简易控制系统的程序可以为手动模式，进行邻架控制，
本架控制和隔架控制。
这就
满足了绝大多数井下采煤的要求。
4. 和电液控制系统的比较
简易型控制系统的成本为标准电液控制系统的50%。
增加控制器后，可以方便的改造
将简易型控制系统转化成成标准电液控制系统。
copy© 2009 Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH Seite 2 / 2。