第10章 液压伺服系统介绍
液压伺服系统工作原理及实例PPT课件
电液伺服阀
工作台
xf
放大器
uf Δu
反馈电位器 xo +E
ug
指令电位器
xg
双电位器位置控制电液伺服系统
.
12
4、液压伺服控制系统举例
电液伺服阀处于零位,没有 流量进出系统,工作台不动. 当指令电位器向右移动一个 位移△U＝K △Xg, 经放大去 控制电液伺服阀,输出压力 油推动工作台右移,同时使 工作台位移增加,当增加量 为△U＝Xf＋△Xf－Xg－ △Xg ＝0,工作台重新停止.
电液伺服阀
工作台
xf
放大器
uf Δu
反馈电位器 xo +E Nhomakorabeaug
指令电位器
xg
双电位器位置控制电液伺服系统
.
13
4、液压伺服控制系统举例
该系统是一个电量反馈的闭环控制系统。该系统的工作原 理方块图为：
指令 电位器
+ -
伺服 放大器
电液 伺服阀
液压缸
工作台
反馈 电位器
位置控制系统工作原理方块图
.
14
4、液压伺服控制系统举例
(1) 液 压 仿 形 刀 架
v纵
v合
v仿
v合
v仿
v纵
v纵
b
a
进给运动示意图
.
该 系 统 的 反 馈 是 机 械 反 馈
11
4、液压伺服控制系统举例
(2)电液位置伺服控制系统
该系统控制工作台的位置,使 之按照指令电位器给定的规律 变化.指令电位器将滑臂的位置 指令Xg转换成电压Ug. 工作台位 置Xf由反馈电位器检测,转换成 电压Uf.两个电位器接成桥式回 路,电桥的输出电压△U＝Ug－Uf ＝K(Xg－Xf),K电位器增益. 当工作台位置Xf与指令位置Xg 一致时,Xf＝Xg,即△U＝0.
第十章 液压系统设计与计算
一、确定液压系统工作要求
根据加工要求，刀具旋转采用机械传动，主轴头沿导 轨中心线方向的“快进－工进－快退－停止”工作循 环采用液压传动方式，选用液压缸做执行机构。 考虑到车削进给系统传动功率不大，且要求低速稳定 性好，粗加工时负载有较大变化，故拟选用调速阀、 变量泵组成的容积节流调速方式。 为自动实现上述工作循环，并保证零件的加工长度(该 长度并无过高的精度要求)，拟采用行程开关及电磁换 向阀组成行程控制顺序动作回路，实现顺序动作。
五、计算和选择液压元件
1．选择液压泵 1）计算液压泵的工作压力：由执行元件的工作性质来定： 执行元件停止、夹紧、返程结束才需要最大压力，则泵 的工作压力为执行元件最大压力； 执行元件在工作过程中需要最大压力，则泵的工作压力 P > P1max +ΣΔP1 P1max --执行元件的最大工作压力； ΣΔP1--进油路上的压力损失，一般可以估算。 2）计算液压泵的流量 3）选择液压泵规格
节流阀调速回路：压力较小、功率较小（2-3kw），工 作平稳性要求不高。 调速阀调速回路：负载变化较大，速度稳定性要求较高 的场合。 节流、容积、容积-节流调速回路：功率中等（3-5KW） 容积调速回路：功率较大（5KW），温升小，稳定性要 求不太高。 节流、容积—节流调速回路一般采用开式油路。（定、 变量泵） 容积调速回路采用闭式油路。（变量泵）
八、绘制系统工作图、编制技术文件
液压系统图由液压系统草图经修改、补充、完善而成， 图中要标明液压元件的规格、型号、动作循环图，动作 顺序表和其它需要说明的问题。 各种装配图是正式施工和安装的图纸，包括：管路装配 图，图中要标明各液压元件的位置、固定方式、油管的 规格、尺寸、管子的连接位置，管件端部要标上号码， 与其相连的元件油口也要标上相对应的号码。 此外，装配图中还应包括非通用泵站装配图、电路系统 图、各种非标准件的装配图。有装配图的各件，也应画 出全套的零件图。 技术文件一般包括设计计算书，零部件目录表，标准件、 通用件和外购件总表，技术说明书，试车要求，操作使 用说明书等项内容。
液压伺服系统
控制元件-电液伺服阀
挡板 先导控制油腔
喷嘴
挡板一方面与力 矩马达衔铁连接， 另一方面，其穿过 两个喷嘴，与主阀 芯连接。
主阀芯
压缸停止运动。
喷嘴挡板阀的优点是结构简单、
加工方便、运动部件惯性小、反应快、
精度和灵敏度高；缺点是能量损耗大、
抗污染能力差。喷嘴挡板阀常用作多
级放大伺服控制元件中的前置级。
图7.11 喷嘴挡板阀的工作原理 1－挡板；2、3－喷嘴；4、5－
节流小孔
§7.3 电液伺服阀
电液伺服阀是电液联合控制的多 级伺服元件，它能将微弱的电气输入 信号放大成大功率的液压能量输出。 电液伺服阀具有控制精度高和放大倍 数大等优点，在液压控制系统中得到 了广泛的应用。
图7.4 速度伺服系统职能方框图
实际上，任何一个伺服系统都是由这些元件（环节） 组成的，如图7.5所示。
图7.5 控制系统的组成环节
下面对图中各元件做一些说明：
（1）输入（给定）元件。通过输入元件，给出必要的 输入信号。如上例中由给定电位计给出一定电压，作为系 统的控制信号。
（2）检测、反馈信号。它随时测量输出量（被控量） 的大小，并将其转换成相应的反馈信号送回到比较元件。 上例中由测速发电机测得液压缸的运动速度，并将其转换 成相应的电压作为反馈信号。
（5）执行元件（机构）。直接带动控制对象动作 的元件或机构。如上例中的液压缸。
（6）控制对象。如机器的工作台、刀架等。
3.液压伺服系统的分类
伺服系统可以从下面不同的角度加以分类。
（1）按输入的信号变化规律分类：有定值控制系统、程 序控制系统和伺服系统三类。
当系统输入信号为定值时，称为定值控制系统，其基本 任务是提高系统的抗干扰能力。当系统的输入信号按预先给 定的规律变化时，称为程序控制系统。伺服系统也称为随动 系统，其输入信号是时间的未知函数，输出量能够准确、迅 速地复现输入量的变化规律。
液压伺服知识点总结
液压伺服知识点总结一、液压伺服系统的组成和工作原理1. 液压伺服系统的组成液压伺服系统主要由液压源、执行元件、控制元件和辅助元件四大部分组成。
液压源提供液压能，驱动执行元件；执行元件是根据压力、流量等信号，将液压能转化为机械能，实现各种运动；控制元件是用来控制液压系统的工作状态和运动参数；辅助元件包括油箱、过滤器、冷却器等，用来保障液压系统的正常工作。
2. 液压伺服系统的工作原理液压伺服系统通过液压传动将输入信号转化为输出运动，并且可以通过控制元件对输出运动进行精确控制。
当输入信号发生变化时，控制元件会根据设定的控制规律，调节液压源的输出，从而实现对输出运动的精确控制。
二、液压伺服系统的特点1. 高效性液压伺服系统具有较高的动力密度，其输出功率与体积比较大，可以满足大功率、高速度、大扭矩的要求，适用于需要大功率输出的场合。
2. 高精度液压伺服系统通过精密的控制元件和反馈装置，可以实现对输出运动的精确控制，具有较高的位置精度和速度精度。
3. 高可靠性液压伺服系统的执行元件多采用液压缸或液压马达，无论是力矩输出还是直线运动，都可以满足高频率、高精度的运动要求，具有较高的可靠性和使用寿命。
4. 响应速度快液压伺服系统通过快速的液压传动和精密的控制，可以实现对输出运动的快速响应，满足高速运动和快速调节的需求。
5. 适应性强液压伺服系统适用于各种负载类型和工作环境，可以通过合理的设计和控制，满足各种不同的工作条件和要求。
三、液压伺服系统的应用领域液压伺服技术广泛应用于机床、冶金设备、塑料机械、造纸机械、船舶、航空航天、军工、汽车等领域，满足各种各样的高性能、高精度、高可靠的运动控制需求。
例如，液压伺服技术在数控机床上的应用，可以提高加工精度和生产效率；在冶金设备上的应用，可以实现高精度的位置控制和速度控制；在船舶和航空航天领域的应用，可以实现对复杂运动的精确控制等。
四、液压伺服系统的发展趋势1. 高速化随着工业自动化水平的不断提高，对液压伺服系统的响应速度和控制精度等性能要求越来越高，液压伺服系统将向高速、高精度方向发展。
《液压伺服系统控制》课件
液压装置
液压装置提供了所需的压力和 流量，确保系统正常运行。
传感器
传感器用于感知系统的状态， 以反馈给控制器，帮助实现精 确控制。
执行器
执行器根据控制信号进行动作， 驱动机械设备实现所需的运动。
液压伺服系统的控制方式
1 基于位置的控制
通过控制液压油的流量和压力来实现位置的精确控制。
2 基于速度的控制
通过控制液压油的流量来实现运动的平滑变化与调节。
3 基于力的控制
通过控制液压油的压力来实现对力的精确控制，适用于需要对外力进行响应的场景。
液压伺服系统的电控系统
电控系统是液压伺服系统中常用的控制方式之一，通过电信号控制液压系统的运行。
电控系统的概述
电控系统通过电信号控制 液压系统的各个部件，实 现对液压系统的控制和调 节。
《液压伺服系统控制》 PPT课件
液压伺服系统控制是一门关于液压伺服系统控制的课程，本课程将液压伺服 系统的基本概念与控制方法进行介绍，以及实际应用案例的分享。
液压伺服系统的概念与组成
液压伺服系统是一种通过控制液压力来实现精确控制的系统。它由液压装置、传感器、执行器等组成， 每个组件的作用都不可或缺。
常见的电控系统
常见的电控系统包括脉宽 调制（PWM）控制系统和 比例控制系统。
电控系统的引导
根据具体应用需求选择合 适的电控系统，并进行必 要的引导和操作。
液压伺服系统的传感器
传感器在液压伺服系统中起着重要作用，用于感知和测量系统的各种参数和状态。
压力传感器
压力传感器用于测量和监测液 压系统中的压力变化，提供反 馈信号给控制器。
2
液压马达
液压马达是将液压油的动能转化为机械能，产生旋转运动的执行器。
液压伺服系统
液压伺服系统液压伺服系统是以高压液体作为驱动源的伺服系统，是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量的变化而变化，与此同时，输出功率被大幅度地放大。
液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中得到了广泛的应用。
一、液压伺服系统的基本组成液压伺服系统无论多么复杂，都是由一些基本元件组成的。
如图就是一个典型的伺服系统，该图表示了各元件在系统中的位置和相互间的关系。
（1）外界能源—为了能用作用力很小的输入信号获得作用力很大的输出信号，就需要外加能源，这样就可以得到力或功率的放大作用。
外界能源可以是机械的、电气的、液压的或它们的组合形式。
（2）液压伺服阀—用以接收输入信号，并控制执行元件的动作。
它具有放大、比较等几种功能，如滑阀等。
（3）执行元件—接收伺服阀传来的信号，产生与输入信号相适应的输出信号，并作用于控制对象上，如液压缸等。
（4）反馈装置—将执行元件的输出信号反过来输入给伺服阀，以便消除原来的误差信号，它构成闭环控制系统。
（5）控制对象—伺服系统所要操纵的对象，它的输出量即为系统的被调量(或被控制量)，如机床的工作台、刀架等。
二、液压伺服系统的分类液压伺服系统是由液压动力机构和反馈机构组成的闭环控制系统，分为机械液压伺服系统和电气液压伺服系统（简称电液伺服系统）两类。
电液伺服系统电液伺服系统是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统。
最常见的有电液位置伺服系统、电液速度控制系统和电液力（或力矩）控制系统。
如图是一个典型的电液位置伺服控制系统。
图中反馈电位器与指令电位器接成桥式电路。
反馈电位器滑臂与控制对象相连，其作用是把控制对象位置的变化转换成电压的变化。
反馈电位器与指令电位器滑臂间的电位差（反映控制对象位置与指令位置的偏差）经放大器放大后，加于电液伺服阀转换为液压信号，以推动液压缸活塞，驱动控制对象向消除偏差方向运动。
当偏差为零时，停止驱动，因而使控制对象的位置总是按指令电位器给定的规律变化。
液压伺服系统及电液伺服阀使用与维护
液压伺服系统及电液伺服阀使用与维护液压伺服系统是一种采用液体介质传递压力，通过使用电液伺服阀控制各种动力机构运动的系统。
液压伺服系统在工业自动化、机械加工、航空航天等领域都得到了广泛的应用。
相较于传统的机械驱动系统，液压伺服系统具有结构简单、体积小、功率密度高等特点，能够提供平稳的运动和精确的控制。
电液伺服阀介绍：电液伺服阀是液压伺服系统中最关键的部件之一，用于控制液压系统中的液压流量和压力。
电液伺服阀通过接收电信号，控制阀芯的动作，从而调节或关闭液体的流通。
电液伺服阀的工作原理是通过阀芯的位置变化来改变液体通道的开启程度，从而调节液压系统中的压力和流量。
电液伺服阀的使用及维护：1.选择合适的电液伺服阀：在购买电液伺服阀时，需要根据系统的要求选择合适的规格和型号。
同时，要考虑液压流量、压力和温度等参数，以确保电液伺服阀能够正常工作。
2.安装电液伺服阀：在安装电液伺服阀时，要注意阀体的位置和方向，以及与液压系统的连接方式。
同时，保证电液伺服阀与液压元件之间的密封性，避免漏油或渗漏现象的发生。
3.调试电液伺服阀：在安装完电液伺服阀后，需要对其进行调试。
调试过程中需要确保电液伺服阀能够正常启动、运行和停止，并且能够达到预定的压力和流量要求。
4.定期保养维护：为了确保电液伺服阀的正常运行，需要定期进行保养和维护。
包括清洗阀体内部的油污、更换液压油、检查阀体和阀芯的磨损程度等。
5.故障排除：如果电液伺服阀出现故障，需要及时进行排除。
常见的故障有电液伺服阀无响应、压力不稳定、流量不正常等。
故障排除的方法包括检查电气连接、清洗阀体内部、更换损坏的阀芯等。
总结：。
液压伺服系统 正文
第1章绪论1.1课题来源及背景自20世纪下半叶以来，世界科学技术进入高速发展阶段，以信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术、航天技术和海洋开发技术为代表的一大批高新技术群体取得了突破性的进展，使世界范围内的军事、生产、生活、科学技术活动发生了日新月异的变化，推动人类进入一个高速发展的历史时期，科学正以空前的规模和速度推动着经济的发展和人类的进步。
其中，航天技术的进步和发展尤为最快、创新最多、最令人瞩目，航天技术是世界科技进步的主要成果之一。
航空航天技术的发展和应用是一国军事、科技实力的体现，是国家安全的保障，也是国际威望的象征。
随着航天技术的发展，尤其是载人航天技术的发展，飞行器空间对接技术已经成为一个重要的研究方向，空间对接技术是载人航天的关键技术。
飞行器空间对接是航天领域一项非常复杂、难度很大的工作。
美国和前苏联在20世纪60年代就开始了空间对接技术的研究。
1966年3月16日，美国双子星座8号载人飞船和阿金纳飞行器在宇航员的参与下实现了人类历史上的首次空间交会对接。
欧空局在20世纪80年代开始了航天器的交会对接研究和地面试验，立足于实现自主自动的在轨交会对接。
日本从20世纪70年代初就开始了航天器的空间交会对接技术研究，也立足于实现自主自动的在轨交会对接，并且在1998年7月和8月先后两次成功地进行了“工程试验卫星”无人自动交会对接，成为世界上第三个实现空间交会对接的国家。
随着世界航天工程的进展，我国对空间对接技术的研究已迫在眉睫，国内部分高校和科研机构在这方面的研究相继取得了一些成果。
由于实际的对接过程发生在外层空间，且对接过程和对接机构非常复杂，包含了运动学、航天器控制、飞行器设计、碰撞、结构限制等问题，完全实地地进行全物理仿真在费用和技术上对目前的科技水平都是一个巨大的挑战。
因此，为保证空间对接的顺利进行，- 1 -需要研制对接模拟装置，用以模拟飞行器的空间运动姿态和对接的动力学模型。
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第10章
液压伺服系统
液压泵 误差 液压控制阀 执行元件 输出信号 控制对象
输入信号
反馈装置
图10-2 液压伺 服系统的组成
第10章
液压伺服系统
10.1.4 液压伺服系统分类
1.按控制方式分类 液压伺服系统有阀控式（节流式）和变量泵控式（容积式）两大类。其 中阀控式又可分为：滑阀式、转阀式、喷嘴挡板式、射流管式等。机械设备 中以阀控式应用较多。 2.按输出的物理量分类 液压伺服系统有位置伺服系统、速度伺服系统、加速度伺服系统、力(或 压力)伺服系统等。 3.按控制信号分类 液压伺服系统有机-液伺服系统、电-液伺服系统、气-液伺服系统等。 4.按功用分类 液压伺服系统有实现仿形的伺服系统、实现放大的伺服系统、实现同步 的伺服系统等。
3.反馈 液压伺服系统是一个负反馈系统，所谓反馈是指输出量的部分或全部按 一定方式回送到输入端，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。 由工作原理可知，液压缸运动抵消了滑阀阀芯的输入作用。 4.误差 液压伺服系统是一个误差系统，由图10-1中，为了使液压缸克服负载并 以一定的速度运动，控制阀节流口必须有一个开口量，因而缸体的运动也就 落后于阀芯的运动，即系统的输出必然落后于输入，也就是输出与输入间存 在误差，这个差值称为伺服系统误差。 综上所述，液压伺服控制的基本原理是：利用反馈信号与输入信号相比较得 出误差信号，该误差信号控制液压能源输入到系统的能量，使系统向着减小 误差的方向变化，直至误差等于零或足够小，从而使系统的实际输出与希望 值相符。
10.1.1 液压伺服系统的工作原理 液压伺服系统如图10-1所示。该系统是一个简单机械式伺服系统，其工作 原理如下：液压泵1以恒定的压力ps向系统供油，溢流阀2溢流多余的油液。当 滑阀阀芯3处于中间位置时，阀口关闭（图中双点划线表示的），阀的a、b口 没有流量输出，液压缸不动，系统处于静止状态。若阀芯3向右移动一段距离xi ，则b处便有一个相应的开口xv=xi，压力油经油口b进入液压缸右腔后使其压力 升高，由于液压缸采用杆固定式，故缸体右移，液压缸左腔的油液经油口a到 Ｔ流回油箱。由于缸体与阀体做成一体，因此阀体也跟随缸体一起右移。其结 果使阀的开门量xv逐渐减小。当缸体位移xp等于阀芯位移xi时，阀的开口量xv ＝0，阀的输出流量就等于零，液压缸便停止运动，处于一个新的平衡位置上 。如果阀芯不断地向右移动，则液压缸就拖动负载不停地向右移动。如果阀芯 反向运动，则液压缸也反向跟随运动。
第10章
液压伺服系统
10.1.3 液压伺服系统的组成
液压伺服系统由以下五部分组成： ⑴液压控制阀：用以接收输入信号，并控制执行元件的动作。 ⑵执行元件：接收控制阀传来的信号，并产生与输入信号相适应的输出信号。 ⑶反馈装置：将执行元件的输出信号反过来输入给控制阀，以便消除原来的误 差信号。 ⑷外界能源：为了使作用力很小的输入信号获得作用力很大的输出信号，就需 要外加能源，这样就可以得到力或功率的放大作用。 ⑸控制对象：负载。 因此，液压伺服系统的工作原理也可以用方块图来表示。如图10-2所示，系统 有反馈装置，方块图自行封闭，形成闭环。所以，液压伺服系统是一种闭环控制系 统，从而能够实现高精度控制。
第10章
液压伺服系统
xp
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5 a 4 xv bxi3T Nhomakorabeaps
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1
2
图10-1 液压伺 服系统原理图 1—液压泵 2—溢流阀 3—阀芯 4—阀体(缸体) 5—活塞及活塞杆
第10章
液压伺服系统
10.1.2 液压伺服系 统的特点 经过上述分析可以看出，液压伺服系统有如下特点：
在这个系统中，滑阀作为转换放大元件（控制阀），把输入的机械信号 （位移或速度）转换并放大成液压信号（压力或流量）输出至液压缸，而液 压缸则带动负载移动。由于滑阀阀体和液压缸缸体做成一个整体，从而构成 反馈控制，使液压缸精确地复现输入信号的变化。
第10章
液压伺服系统
第10章 液压伺服系统
液压伺服系统是根据液压传动原理建立起来的一种自动控制系统。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运 动。由于执行元件能自动地跟随控制元件运动而进行自动控制，所以称为 液压伺服系统，也叫跟踪系统或随动系统。
第10章
液压伺服系统
10.1 液压伺服系统概述
1.跟踪 液压伺服系统是一个位置跟踪系统，由图10-1可知，缸体的位置完全由 滑阀阀芯的位置来确定，阀芯向前或向后一个距离时，缸体也跟着向前或向 后移动相同的距离。 2.放大 液压伺服系统是一个力放大系统，执行元件输出的力或功率远大于输入 信号的力或功率，可以多达几百倍甚至几千倍。
第10章
液压伺服系统
第10章
液压伺服系统
10.3 机液伺服阀的应用 10.4 电液伺服阀 10.5 电液伺服阀的应用
10.5.1 位置控制回路 10.5.2 压力控制回路 10.5.3 速度控制回路 10.5.4 同步控制回路
10.6 轧机液压压下系统
10.6.1 轧机液压压下系统概述 10.6.2 轧机压下液压系统及特点
第10章
液压伺服系统
10.1.5 液压伺服系统的优缺点及 应用
液压伺服系统具备了液压传动的显著优点，此外，还具有系统刚度大 、控制精度高，响应速度快，自动化程度高，能高速起动、制动和反向等 优点。因而可组成体积小、重量轻、加速能力强、快速动作和控制精度高 的伺服系统，可以控制大功率和大负载。同样，液压伺服系统也具备了液 压传动的—些缺点，同时，它的精密控制元件(如电液伺服阀)加工精度高 ，因而价格贵；对液压油精度要求高，液压油的污染对系统可靠性影响大 等。 由于液压伺服系统的突出优点，使得它在国民经济的各个部门和国防 建设等方面都得到了广泛应用。
第10章 液压伺服系统
第10章 液压伺服系统
10.1 液压伺服系统概述
10.1.1 液压伺服系统的工作原理 10.1.2 液压伺服系统的特点 10.1.3 液压伺服系统的组成 10.1.4 液压伺服系统分类 10.1.5 液压伺服系统的优缺点及应用
10.2 机液伺服阀
10.2.1 滑阀式伺服阀 10.2.2 射流管阀 10.2.3 喷嘴挡板阀