液压伺服与比例控制系统_7
第五讲比例控制技术
概述 比例阀是介于普通液压阀和电液伺服阀之 间的一种液压阀，它可以接受电信号的指令， 连续地控制液压系统的压力、流量等参数，使 之与输入电信号成比例地变化。它既可以用于 开环系统中实现对液压参数的遥控，也可以作 为信号转换与放大元件用于闭环控制系统。与 手动调节和通断控制的普通液压阀相比，它能 大大提高液压系统的控制水平；与电液伺服阀 相比，虽然它的性能有些逊色，但是结构简单、 成本低。在许多应用场合里，比例阀是很有前 途的。
图1. 信号流程图
图2液压比例技术元器件控制与调节功能一览表
1、比例电磁铁
1.1 力调节型电磁铁
1.2 行 程调节型电磁铁
2、比例方向阀
比例方向阀用来控制油液的流动方向 和流量的大小。与普通电磁换向阀对应 的是直控式比例方向阀，与电液换向阀 对应的是先导式比例方向阀。
2.1直动式比例方向阀
比例阀技术对于液压系统究竟意味着什么?
图1.说明了信号流程 ─ 输入电信号为电压多数为0 至9V 由信号放大 器成比例地转化为电流即输出变量如1mV 相当于1mA ─ 比例电磁铁产生一个与输入变量成比例的力或位移 输出 ─ 液压阀以这些输出变量力或位移作为输入信号 就可成比例地输出流量或压力 ─ 这些成比例输出的流量或压力输出对于液压执行机 构或机器动作单元而言意味着不仅可进行方向控制而 且可进行速度和压力的Байду номын сангаас级调控 ─ 同时执行机构运行的加速或减速也实现了无级可 调如流量在某一时间段内的连续性变化等
2.1.1滞环
2.1.2 重复精度
2.1.3 控制阀芯的结构
2.1.4 控制阀芯的时间特性
2.1.5控制范围(分辨率)
2.2 先导式比例方向阀
比例方向阀的特点:
液压伺服系统的发展和应用
液压控制系统液压技术主要是由于武器装备对高质量控制装置的需要而发展起来的。
随着控制理论的出现和控制系统的发展，液压技术与待腻子技术的结合日趋完善，从而产生了广泛应用于武器装备的高质量电液控制系统。
同时，液压技术也广泛地应用于许多工业部门。
在这个发展过程中，控制装置的需要反过来迫使液压元器件、液压控制系统不断更新，不断发展提高。
本文结合课堂所学，简要讲述液压技术的发展和应用。
1.液压传动将源动力的能量按一定方式和规律传递给工作机构的作用叫传动。
在机器中起传动作用的机构叫传动机构。
目前传动有五种型式：机械传动、电气传动、气体传动、流体传动和复合传动。
在液体传动中，有一种以液体为传动介质，主要靠受压液体的压力能来实现运动和能量传递的叫液压才传动。
图1为一个简单的连通器，可以用来传递能量。
图1.连通器简图当右边小活塞在外力Fo作用下，向下推压右边腔室的液体时，该处的液体通过两腔室间连通的通道被挤压到左边大腔室中，使重物G运动，这样就起到了传动能量的作用。
但这种简单的连通器不能连续工作，下面以一个简单的例子来分析液压传动系统。
如图2所示，小活塞及其活塞缸为主动缸，在单向阀配合下不断从邮箱吸油，排左边大缸腔，被称为液压泵。
左边大活塞及其缸腔为工作缸，不断得到压力油，不断推举重物做功，被称为液压缸。
从图中知道，液压泵、液动机（液压缸和液压马达）和控制阀为组成液压系统的三个主要部分，加上辅助装置和液压油，这五个部分是实际液压机构所必须的。
图2.千斤顶的原理图2.液压元件根据各个元件在液压系统中的作用，主要分为动力元件(液压能源)—液压泵，执行元件(液动机)—液压马达(输出旋转运动)和液压缸(输出直线运动)，以及各种控制阀。
2.1.液压控制元件液压阀是液压系统的控制元件，通过它改变系统中流体的运动方向、压力和流量。
在节流式伺服系统中，它直接控制执行元件动作；在容积式伺服系统中，它直接控制着泵的变量机构，改变其输出流量，从而间接的对执行元件的动作进行控制。
电液伺服阀和电液比例阀的概述
电液伺服阀和电液比例阀的概述摘要 介绍了电液伺服阀和电液比例阀的组成及功能特点，同时对两种阀进行了比较，得出两种阀的使用特点和使用场合。
关键词 电液伺服阀 电液比例阀 闭环控制 力矩马达 比例电磁铁 反馈装置1.前沿阀对流量的控制可以分为两种： 一种是开关控制：要么全开、要么全关，流量要么最大、要么最小，没有中间状态，如普通的电磁换向阀、电液换向阀。
另一种是连续控制：阀口可以根据需要打开任意一个开度，由此控制通过流量的大小，这类阀有手动控制的，如节流阀，也有电控的，如比例阀、伺服阀。
所以使用比例阀或伺服阀的目的就是：以电控方式实现对流量的节流、压力控制。
2.电液伺服阀电液伺服阀是一种自动控制阀，它既是电液转换组件，又是功率放大组件，其功用是将小功率的模拟量电信号输入转换为随电信号大小和极性变化、且快速响应的大功率液压能[能量（或）和压力]输出，从而实现对液压执行器位移（或转速）、速度（或角速度）、加速度（或角加速度）和力（或转矩）的控制。
电液伺服阀通常由电气-机械转换器、液压放大器（先导阀和功率级主阀）和检测机构组成。
电液伺服阀的基本组成有前置级液压放大器的伺服阀，无论是射流放大器还是喷嘴挡板放大器，其产生阀芯驱动力都要比比例电磁铁大得多(高一个数量级)。
就这个意义上讲，伺服阀阀芯卡滞的几率比比例阀小。
特别是射流管伺服阀的射流放大器因为没有压力负反馈，前置级流量增益与压力增益都较高，推动阀芯的力更大，所以伺服阀有更高的分辨率和较小的滞环。
简单地说，所谓伺服系统就是带有负反馈的控制系统，而伺服阀就是带有负反馈的控制阀。
伺服阀的主阀一般来说和换向阀一样是滑阀结构，只不过阀芯的换向不是靠电磁铁来推动，而是靠前置级阀输出的液压力来推动，这一点和电液换向阀比较相似，只不过电液换向阀的前置级阀是电磁换向阀，而伺服阀的前置级阀是动态特性比较好的喷嘴挡板阀或射流管阀。
伺服阀的主阀是靠前置级阀的输出压力来控制的，而前置级阀的压力则来自于伺服阀的入口p，假如p口的压力不足，前置级阀就不能输出足够的压力来推动主阀芯动作。
液压系统越权控制的应用与分析
液压系统越权控制的应用与分析【摘要】液压系统越权控制是一种先进的控制技术，通过对液压系统基本原理的研究和应用，实现对系统的精准控制。
本文将深入探讨液压系统中的越权控制技术，并结合实际案例分析了其应用情况。
文章也从优势和风险两方面对液压系统越权控制进行了深入分析。
结论部分将展望液压系统越权控制的发展前景，探讨其在工业生产中的价值和未来趋势。
通过本文的阐述，读者将更全面地了解液压系统越权控制的重要性和影响，为相关行业的发展和创新提供了理论和实践指导。
【关键词】液压系统，越权控制，应用，分析，基本原理，技术，案例，优势，风险，挑战，发展前景，价值，未来趋势1. 引言1.1 液压系统越权控制的应用与分析本文将从液压系统的基本原理、越权控制技术、应用案例、优势、以及风险与挑战等方面对液压系统越权控制进行深入分析和探讨。
通过对液压系统越权控制的研究，可以为相关领域的工程技术人员提供参考，进一步提高液压系统的控制效率和精度，推动液压技术的发展与应用。
2. 正文2.1 液压系统的基本原理液压系统的基本原理是通过流体传递力量来实现运动和操作的一种工程控制系统。
在液压系统中，液体通常是通过液压泵产生高压，然后通过管道输送到执行部件，如液压缸或液压马达。
液压系统的基本原理可以归纳为以下几个方面：首先是液体的不可压缩性。
液压系统利用液体不可压缩的特性传递力量，因此可以实现高效的力传递。
其次是液体传递的性能稳定。
由于液体是不可压缩的，液压系统可以在高温、高压等恶劣环境下工作，具有较好的稳定性。
液压系统还具有很好的可控性。
通过控制液体的流量和压力，可以精确地控制液压系统的运动和操作。
液压系统还具有高功率密度和高效率的优点。
液压系统可以在较小的体积内输出较大的功率，同时具有较高的能量传递效率。
液压系统的基本原理是利用液体的不可压缩性和稳定性来传递力量，通过控制流体的流动和压力实现运动和操作。
这种原理使液压系统在工程控制领域具有广泛的应用和优势。
《电液伺服系统》课件
介绍电液伺服系统的定义、组成、工作原理，控制元件的种类，动作元件的 特点，系统调试与维护，以及应用场景、优势、发展前景。
概述
电液伺服系统是控制和调节液压机械运动的先进系统，由动力元件、控制元件和动作元件组成，能够实现高效、 精确的运动控制。
动力元件
液压泵
将输入的机械能转换为液压能，提供压力和流 量。
液压马达
将液压能转化为旋转运动，驱动液压机械的转 动部分。
系统调试与维护
1
Байду номын сангаас
系统调试
调试前的准备工作，调试流程和步骤，确保系统正常运行。
2
系统维护
维护前的准备工作，维护周期和方法，延长系统的使用寿命。
应用场景
• 工业生产自动化 • 船舶与海洋工程 • 机床与自动化装备 • 飞行器和航天器
结语
电液伺服系统具有精确控制、高效能转换等优势，未来的发展前景广阔。
液压马达
将液压能转换为机械能，驱动液压机械的运动。
控制元件
比例控制阀
通过调节液压系统中的流量 比例，实现运动速度和位置 的精确控制。
压力控制阀
根据系统需求，控制液压系 统中的压力水平，确保系统 的安全运行。
流量控制阀
调节液压流量大小，实现对 液压元件的精确控制。
动作元件
液压缸
将液压能转化为机械线性运动，用于推动、拉 动或举升物体。
《液压伺服控制》(王春行版)课后题答案
第二章 液压放大元件 习题1. 有一零开口全周通油的四边滑阀，其直径m d 3108-⨯=，径向间隙m r c 6105-⨯=，供油压力Pa p s 51070⨯=，采用10号航空液压油在40C ︒工作，流量系数62.0=d C ，求阀的零位系数。
s pa ⋅⨯=-2104.1μ3/870m kg =ρ解：对于全开口的阀，d W π=由零开口四边滑阀零位系数s m p w C K s d q /4.1870/107010814.362.02530=⨯⨯⨯⨯=⋅=-ρ()s p m r K a c c ⋅⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=----/104.4104.13210814.310514.33231223620μπ m p K K r p C K a c q c s dp /1018.332110020⨯==⋅=πρμ2. 已知一正开口量m U 31005.0-⨯=的四边滑阀，在供油压力Pa p s 51070⨯=下测得零位泄漏流量min /5L q c =，求阀的三个零位系数。
解：正开口四边滑阀零位系数ρsd q p wc k 20= ssd co p p wuc k ρ=ρsd c p wuc q 2=s m q K cq /67.11005.060/1052330=⨯⨯==--ν s a s c c p m p q K ⋅--⨯=⨯⨯⨯==/1095.51070260/1052312530 m p K K K a c q p /1081.211000⨯==3. 一零开口全周通油的四边滑阀，其直径m d 3108-⨯=，供油压力Pa p s 510210⨯=，最大开口量m x m 30105.0-⨯=，求最大空载稳态液动力。
解：全开口的阀d W π= 最大空载液动力：4.113105.010********.343.043.035300=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=--⋅m s s x p W F4. 有一阀控系统，阀为零开口四边滑阀，供油压力Pa p s 510210⨯=，系统稳定性要求阀的流量增益s m K q /072.220=，试设计计算滑阀的直径d 的最大开口量m x 0。
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
4
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
8
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
9
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
10
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
22
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
23
6.3 电液比例电控技术
第6章 电液伺服控制系统
24
6.3 电液比例电控技术
第6章 电液伺服控制系统
25
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
17
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。
液压挖掘机的控制系统
无线遥控发射机对遥控系统的控制指令信号进 行编码、载波调制以及信号放大，然后通过其 自身的发射天线以无线电波的形式进行发射； 无线遥控接收机将接收到的无线电信号放大、 解调、译码、驱动后送给输出电路。工程车辆 上的各种机械转换元件在输出电路的控制下分 别驱动相应的执行元件及其传动机构，最终完 成各功能部件的预定动作，这些预定动作应能 够满足工程车辆正常工作要求。
液压挖掘机整机控制系统
1）液压油温度控制系统 2）液压挖掘机工况监测与故障查找系统 3）自动挖掘控制系统 4）无线遥控挖掘机
液压油温度控制系统
必要性：液压系统功率损失大部分转变为热量， 引起油温升高。其结果不仅使液压系统效率下 降，也加速油质恶化。据资料介绍，液压油温 度超过55度每升高9度，油液的使用寿命将缩 短一半。因此，应尽量避免液压油温度过高。
发动机的启动、熄火与油门控制、各工作装 置的控制、挡位控制、转向与制动控制等。
EPEC它是芬兰EPEC OY公司开发的一种控制系 统模块，是基于长期恶劣环境如高振动、大 温度变化和潮湿等条件下仍能正常可靠地工 作而开发的，具有高可靠性和安全性，目前 已广泛应用于工程机械、农业机械、工业设 备等诸多领域。
ห้องสมุดไป่ตู้
现代先进工况监测与故障查找系统列举
德国 德马克公司 ETM 、 ECS 德国 O&K公司 BCS 日本 日立建机公司 Dr.EX故障诊断系统
德马克公司
中小型挖掘机采用ETM系统。优势：数字显示 向司机显示设备主要运行状况 大型矿用挖掘机采用ECS（电子监测）系统。 优势：①能使司机坐在驾驶室就能对设备所有 性能进行彻底检查。②允许维修人员进入系统 将上次维修后的故障信息记录打印分析
伺服阀与比例阀的区别
伺服阀与比例阀的区别
伺服阀与比例阀之间的差别并没有严格的规定，因为比例阀的性能越来越好，逐渐向伺服阀靠近，所以近些年出现了比例伺服阀。
比例阀和伺服阀的区别主要体现在以下几点：
1.驱动装置不同。
比例阀的驱动装置是比例电磁铁；伺服阀的驱动装置是力马达或力矩马达；
2.性能参数不同。
滞环、中位死区、频宽、过滤精度等特性不同，因此应用场合不同，伺服阀和伺服比例阀主要应用在闭环控制系统，其它结构的比例阀主要应用在开环控系统及闭环速度控制系统；
伺服阀中位没有死区，比例阀有中位死区；
伺服阀的频响（响应频率）更高，可以高达200Hz左右，比例阀一般最高几十Hz；
伺服阀对液压油液的要求更高，需要精过滤才行，否则容易堵塞，比例阀要求低一些；
3.阀芯结构及加工精度不同。
比例阀采用阀芯+阀体结构，阀体兼作阀套。
伺服阀和伺服比例阀采用阀芯+阀套的结构。
4.中位机能种类不同。
比例换向阀具有与普通换向阀相似的中位机能，而伺服阀中位机能只有O型（Rexroth产品的E型）。
5.阀的额定压降不同。
而比例伺服阀性能介于伺服阀和比例阀之间。
比例换向阀属于比例阀的一种，用来控制流量和流向。
结晶器
液压伺服与比例控制系统三级项目250KN结晶器液压振动系统特性仿真分析学院（系）：机械工程学院年级专业： 10级机电控制工程1班小组成员：张迪嘉张天宇王平阳王利双王浩冉指导教师：张伟目录一、结晶器及其振动技术概述 (4)1.2结晶器的振动 (5)二、结晶器振动技术国内外研究现状及发展趋势 (5)2.1国内研究及应用 (5)2.2国外的研究与应用 (6)三、结晶器液压振动结构原理和特点 (7)3.1液压振动装置的构成 (7)3.2液压振动装置原理 (7)3.3液压振动的特点 (8)四、结晶器液压系统工作原理 (9)4.1系统工作原理 (9)4.2液压系统参数及主要元件的选择 (10)4.3结晶器液压振动控制系统 (12)五、结晶器液压伺服系统建模 (13)5.1确定各组成原件的传递函数 (14)5.2系统方框图 (15)六、matlab系统仿真分析 (16)6.1时间响应曲线 (16)6.2频率响应曲线 (17)6.3 PID 控制原理 (19)6.4PID参数对系统特性影响 (20)七、总结与感想 (21)7.1影响阀控缸系统频率特性的参数 (21)7.2心得与感想 (22)参考文献 (22)一、结晶器及其振动技术概述1.1结晶器近年来，传统连铸的高效化生产在工业发达国家取得了长足的进步，特别是高拉速技术引起人们的重视。
通过采用新型保护渣、液面高精度检测和控制等一系列技术措施，使连铸机的生产能力大幅度提高，生产成本降低，给企业带来了极大的经济效益。
而结晶器作为连铸生产的重要设备之一，如图1，它的性能对连铸机的生产能力和铸坯质量都起着十分重要的作用。
图1 连铸设备的组成结晶器是连铸最重要的组成部分，它是一种特殊的无底水冷铸模。
在它的内部有冷却装置，其中有的是管式结晶器隔离水缝冷却，有的是喷淋水喷水冷却，目的是对铸坯进行冷却降温。
并且结晶器由振动装置带动发生振动。
1.2结晶器的振动结晶器振动技术是连铸技术的重要特征。