直驱式容积控制（DDVC）电液伺服系统及应用
液压控制技术在工业领域中的应用已有很长的历史，早在第二次世界大战期间和战后，由于液压系统具有重量轻、尺寸小、反应速度快和负载刚度大等优点而被广泛应用于军事目的。
液压伺服技术发展至今，有其自身的优点，特别是计算机技术、控制理论、数学分析、电子技术和液压基础理论的研究和发展，更为液压伺服技术注入了新的活力，因而在航天航海、军事和民用工业上得到了广泛的应用。
液压伺服技术在非军事工业上的应用也越来越广，最多的是机床工业，在早些年代，数控机床的工作台定位伺服装置中多采用由液压伺服马达控制的电液系统来代替人工操作，其次是工程机械，大量的工程机械设备都是由液压伺服控制来实现。在未来的几十年中，电液控制技术的工业应用又将进一步扩展到工业机器人、地质和矿藏探测、塑料加工、可移动设备自动化控制以及燃气或蒸汽涡轮控制等，前景广阔。
在近十几年来，借于液压技术领域中应用成熟的容积控制系统和电机领域交流伺服电机广泛应用的背景下，出现了永磁交流同步伺服电机直接驱动双向定量泵容积控制的电液伺服系统，也称DDVC（Direct Drive Volume Control）系统或则无阀电液伺服系统。该系统的液压执行机构的换向、调速、调压三大功能全由交流伺服电动机直接控制，所以叫“直接驱动”，油泵的出油流量的改变也是由电机直接控制，具有高效节能、小型集成化、操作与控制简单、成本低等优势，因此其发展相当迅速，尤其在一些能源短缺国家更是得到了极大的重视。
这种系统不是靠改变泵的排量而是靠改变泵的转速来改变其输出的流量达到调节执行元件变速的目的，从而实现对液压系统的控制。它具有电机控制的灵活性和液压出力大的双重优点，而且与传统电液伺服系统相比，最突出的优点是节能高效、小型集成化、环保、操作方便、成本低，目前已经在多个领域的装置上得到应用并取得了很大的经济效益。但系统动态频响特性不高的问题使其应用场合受到限制。直驱式容积控制电液伺服系统有传统的阀控系统所不具备的优点：
(1)成本低，节能效果显著，具有高效节能的优点，
(2)系统元件数目少，可实现集成一体化，体积小、重量轻、效率高。
(3)伺服电机控制灵活，当执行元件不工作时，伺服电机就停止工作，而传统阀控系统的液压泵站始终处于工作状态，这样可大大提高资源的利用率，而且可以采用闭式系统，油箱的体积可以很小。
(4)直驱式系统可采用无管连接，减少了流量损失，极大地消除管道对伺服系统的影响，不存在系统高压引起管路振动的问题。
(5)提高了系统的寿命和可靠性，可以选用价格低廉、可靠性高的定量泵，因此对液压油及过滤要求降低，减少了泵的磨损和系统的噪声，提高了使用寿命和系统的可靠性。
美国、德国、俄罗斯、瑞士等国家对直驱式电液伺服系统的研究目前集中在电动静液驱动器（EHA）、注塑机、制砖厂和液压电梯上，在国外已有用于飞机、舰船、压力机、轧机、材料试验机、印刷机、钢厂连铸设备、水渠闸门和六自由度运动平台等十余种实际应用例子。美国MOOG公司研制的新型电动静液驱动器1997年在F-18上作了飞行试验。1997年瑞士的BERINGER公司在德国奥斯布格的97’INTERLIFT国际电梯展览会上展出了其最新研制的变频驱动液压电梯控制系统，取得了成功。从国外的直驱式电液伺服装置的研制情况可以看出，目前国外在直驱式电液伺服装置的研制方面已具备相对成熟的技术，而且有专业厂家生产。
日本对直驱式容积控制电液伺服系统已有十几年的研究，并取得了很大的成果。日本钢管株式会社(NKK)福山制铁所连铸设备采用第一电气株式会社（Japan's Electric Co.,Ltd.）设计的无阀电液伺服系统，节能效果十分明显，每年电费从500万日元锐减为9万日元，只占改造前的1.8%。而且无阀系统所用的液压油相对较少，改造后的连铸设备解决了废油处理和环保等方面的难题。东京海洋大学的练习船“汐路丸”号舵机于1998年改造时也采用了日本第一电气株式会社设计生产的无阀电液伺服驱动的舵机装置，所需电力只为改造前的10%，该系统投入使用5年来，运行状况大大超过改造前。日本第一电气株式会社研制的无阀伺服系统已经在船用舵机、连铸设备、六自由度平台、2500吨液压以下高压成形机上得到了应用。
日本的NAMBU公司和OPTON公司已经开发出自己的直接驱动容积控制电液伺服系统（DDVC）的成型产品。这两年，日本对直驱式电液伺服系统的研究更加广泛，据最新消息，在今年年初日本的相关杂志大幅的介绍了最新设计的直驱式电液伺服系统，它的频率响应达到了5Hz，这就大大提高了直驱式系统的动态性能。
早在多年前，日本油研即开始研究以伺服电动机驱动定量/变量泵的ASR系列产品替代定量泵+P/Q比例阀的控制系统及异步电机驱动变量泵泵的负载敏感液压系统，可以实现对压力和流量的负载匹配控制，并率先应用于注塑机以降低能耗；
上述系统，以及现在主流的异步电机带伺服阀控系统，依然不能解决系统使用阀类元件而存在内泄和压力损失而带来的功率损耗，以及高精度、结构复杂的伺服泵阀所带来的故障率高、不耐污染，采购/维修成本高的问题；
油研公司与主机厂合作，成功的开发出用于数控机床的DDVC液压伺服直驱系统，其关键液压元件为双向高效高压柱塞泵：
该泵具有高压、高效、低噪音、可正反向旋转、耐污染性强等特点，在主机上的使用取得了显著的节能效果；
做为日本油研海外最大代理商和合作伙伴的爱力公司，爱力公司在推广该项产品的同时，正着手开发直驱电液伺服系统；其应用领域和潜在市场包括锻压机、升降机、注塑机、试验机等等。
从国内外相关课题的研究情况可以看出，国外对直驱式电液伺服系统的研究已很深入，具备相对成熟的技术和条件，且已在广泛的领域内有成功的实际应用,并获得了很好的经济效益。相比国外，国内对直驱式容积控制电液伺服系统的研究起步稍晚，主要研究单位有北京航空航天大学、广东工业大学、太原理工大学、浙江大学、哈尔滨工业大学等。我国对DDVC电液伺服系统的研究大多数还集中在节能方面，却还很少将这种调速方式用于位置伺服控制，且实际应用还很少。随着我国的经济发展、环保意识及节能要求的提高，直驱式容积控制电液伺服系统必将在相关领域中得到更广泛的应用。因此，深入对直驱式容积控制电液伺服系统的理论分析和试验研究，研制性能优良、可实用化的直驱式容积控制电液伺服系统并大力推广，可以带来巨大的经济效益和社会价值。
1、液压控制系统是由哪些组成部分的？ 指令元件，比较元件，反馈元件，放大元件，执行元件，被控对象，能源装置及其他辅助装置 2、液压控制系统工作的基本原理： 以液压速度控制系统为例说明，当指令电位器给出一个指令信号ur时，通过比较器与反馈信号uf比较，输出 偏差信号Δu，偏差信号经伺服放大器输出控制电流i，控制电液伺服阀运动，电液伺服阀输出流量、压力来控 制液压伺服缸，推动工作台运动。 3、将偏差电压信号放大并转换为电流信号的放大器，称为伺服放大器。 4、液压控制系统的能量传递效率，是高还是低？（低） 5、液压控制系统的主要优点和缺点是什么？ 优点：①加速性好，结构紧凑，质量小；②系统刚度大，定位准确，控制精度高；③控制系统频带宽，响应 速度快；④散热性能好；⑤润滑性能好，系统寿命长。 缺点：控制系统的制造成本。①抗污染性能差；②温升对系统稳定和密封性能有不利影响；③制造精度要求 高，成本较高；④能源供给不方便，进一步提高了液压 1、液压控制阀在液压控制系统中的作用是什么？ 液压控制阀是一个集能量转换、功率放大和系统控制的原件。故作为能量转换器、功率放大器、控制器。 2、常用的液压控制阀有哪三种？（圆柱滑阀式，喷嘴挡板式，射流管式） 3、正开口四通滑阀，与零开口阀相比较，在零位时各个阀系数有何不同之处？ 与零开口四通阀阀系数比较： 正开口阀流量增益大一倍，正开口阀稳态特性曲线线性度好，正开口阀泄漏量大。 4、零开口四通滑阀，当处于零位工作时，各个阀系数（流量增益、压力增益、流量压力系数）以及阻尼比处于最大值还是最小值？零位工况点，是工况最好的点还是最差的点？（最差） 流量增益最大，流量-压力系数最小，压力增益最高，系统阻尼比最小。 5、圆柱滑阀的边、通的概念是什么？从控制性能看，哪种圆柱滑阀最好，哪种最差？ 根据圆柱滑阀控制边（节流菱边）的数目不同，可分为单边、双边和四边滑阀。从加工性能来看，单边阀加工工艺最简单，四边阀加工工艺最难。从控制性能来看，四边阀最好，单边阀最差。 6、按反馈形式的不同，两级电液伺服阀中有位置反馈、负载压力反馈和负载流量反馈三种。 7、零开口四通阀，零位阀系数的计算公式：，， 8、作用在阀芯上的液动力分为哪两种？其中哪种液动力的方向恒为使阀芯关闭的方向？（稳态液动力） 分为稳态液动力和瞬态液动力。 9、四通滑阀与三通滑阀的阀系数相比较，有何不同之处？ ①流量增益Kq：零开口阀是正开口阀的一半；开口型式相同，流量增益相同；②流量压力系数Kc：三通阀是四通阀的2倍；正开口是零开口的2倍；③压力增益Kp：三通阀是四通阀的一半；通道数相同，压力增益相同
电液控制技术及其应用 作者：机械电子工程10级机自103班王名洲 [摘要] 20世纪70年代以来，随着人们对各类工艺过程的深入研究，电液比例控制技术作为连接现代微电子技术和大功率工程控制设备之间的桥梁，已经成为现代控制工程的基本技术构成之一。在实际生产中，电液比例控制技术涉及流量、压力、速度、转速、位移等，能随控制信号连续成比例地控制。电液比例控制技术起源于20世纪，并且经过了电液控制技术、电液比例控制技术以及电液伺服技术等发展阶段。电液比例技术覆盖很多工程机械，如起混凝土搅拌运输车液压系统,电液比例控制技术的广泛应用让工程简单化、高效化、信息化、安全化。[关键词] 电液控制技术控制工程机械混凝土搅拌运输车机电一体化0.前言 在当前的形式下，电液控制技术已经成为工业机械、工程建设机械及国防极端产品不可或缺的重要手段。以挖掘机、推土机、振动压路机等为代表的工程机械对国家基础设施建设起到了至关重要的作用，而火炮控制系统、导弹运输车中的电液控制技术则推动了我国国防实力的提升。电液控制技术在机床加工、交通运输、汽车工业等部门也有非常广阔的应用。他对我国国民经济的推动作用不可估量。 就所学机械电子工程专业来讲，电液控制技术与其密不可分。电液控制技术的调控精密度对于机械控制有着重要的意义。在电子计算机大行其道的今天，将电控、液压与机械紧密结合在一起，才是机械电子工程的发展新方向。 1.电液控制技术概述 1.1电液控制技术发展历程 液压技术早在公元前240年的古埃及就已经出现。在第一次工业革命时期，液压技术的到快速发展，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、
pm32型 电液控制系统 操作指南 MARCO系统分析和开发有限公司 目录 前言 1. 安全规程 2. pm32电液控制系统原理 3. pm32电液控制系统元件 4. pm32电液控制系统功能 5. pm32控制器操作指南 6. XALZ 界面操作指南 7. 综采工作面自动化 8. pm32电液控制系统维护指南
前言 随着上世纪80年代电子技术，现场控制技术和信息技术的快速发展，煤矿井工 开采迫切需要利用先进的控制技术，改变其落后的生产工艺和控制水平。煤矿井工 生产的核心是综采工作面，如何大幅度提升综采工作面现代化和自动化控制水平成为当时煤矿现代化的首要任务。 在综采工作面装备中，液压支架占据着核心的位置，一方面液压支架要保障对工作面的有效支护，另外一方面又要作为推进动力，保障工作面推进效率。如何提高液压支架对工作面的支护质量，如何提高采煤工作面的推进速度，成为煤矿现代化控制的重要要求。 在电液控制系统应用之前，液压支架采用手动操纵阀的控制方式，经历了本架手动控制，邻架手动控制，邻架液压先导控制的发展过程，手动控制方式的改进主要集中在控制的安全保障上，没有涉及到控制质量和控制效率的提高。 在上个世纪70年代末，英国人第一次提出了液压支架电液控制的概念，采用控制器，传感器和液压主阀替代手动操作阀，控制液压支架动作，保障对工作面顶板和煤壁的支护质量，提高工作面的推进速度。 随着电液控制系统在煤矿生产上的不断发展，支架电液控制系统已经超出了起初的控制范畴，从单纯控制液压支架，逐渐延伸到三机控制，泵站控制，采煤机等设备控制。从本世纪初开始，网络技术逐步引进到煤矿生产中来，在融合电液控制系统后，实现了综采工作面自动化，实现了综采工作面设备高效管理，实现综采工作面生产过程优化控制。 在1996年，液压支架电液控制系统随着德国DBT公司成套综采设备进入到中国，应用在当时的神府矿区。经过5年的使用和适应，电液控制系统高效性，高可靠性的优势逐渐显现出来，为国内各大煤矿所接受。随着marco公司pm3型电液控制系统进入中国，通过和国内支架厂配套，解决了成套设备进口价格昂贵的劣势，尤其在2003年之后，以marco公司pm3系统为代表的液压支架电液控制系统在国内逐渐推广开来，电液控制系统应用也逐渐从简单的地质结构扩展到复杂的地质结构，从高端客户逐渐扩展到了绝大多数的煤矿用户，从支架控制扩展到综采工作面自动化。 液压支架电液控制系统在控制层面上由三部分组成， 1. 单个液压支架层面上的机电一体化控制， 2. 工作面层面上的现场总线控制 3. 顺槽层面上的SCADA控制(生产过程控制).
电液伺服控制系统的应用研究 【摘要】电液伺服控制是液压技术领域的重要分支。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，使这门技术不论在元件和系统方面、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。我国于50年代开始液压伺服元件和系统的研究工作，现已生产几种系列电液伺服产品，电液伺服控制系统的研究工作也取得很大进展。 【关键词】电液伺服控制应用 1、电液控制系统的特点、构成及分类 电液控制系统是一门比较年轻的技术，它的发展和普遍应用还不到50年，然而，凭借它的优点却形成了流体传动与控制的一个重要分支，并成为现代控制工程的基本技术构成之一。 1.1电液控制系统的特点 1) 液压执行元件的功率--重量比和转矩--惯性矩比(或力--质量比)大，具有很大的功率传递密度，可以构成体积小、重量轻、响应速度快的大功率控制单元。 2) 液压系统的负载刚度大，精度高。由于液压杠、执行元件的泄漏很少，液体介质的体积弹性模量又很大，故具有较大的速度--负载刚性，即速度--力或转速--力矩曲线斜率的倒数很大，因此有可能用于开环系统。用于闭环系统时则表现为位置刚度大，其定位精度受负载变化的影响小。 3) 液压控制系统可以安全，可靠并迅速地实现频繁的带负载启动和制动，进行正反向直线或回转运动和动力控制，而且具有很大的调速范围。 电气或电子技术和液压传动及控制相结合的产物--电液控制系统兼备了电气和液压的双重优势，形成了具有竞争力和自身技术特点。 当然，在某些场合下，指令和反馈元件也可全部采用机械、气动或液压元件，此时，即称为机械--液压控制系统和气动--液压控制系统。 1.2 电液控制系统的构成 工程实际中系统的指令及放大单元多采用电子设备。电机械转换器往往是动圈式或动铁式电磁元件和伺服电机、步进电机等。液压转换及放大器件可以是各类开关式，伺服式和比例式器件实际上是一功率放大单元。液压执行元件通常是液压缸和液压马达，其输出参数只能是位移、速度、加速度和力或者转角、角速
电液调节系统原理及应用电液调节系统原理及应用 葸国隆
摘要 本文就汽轮机数字电液控制系统的组成、控制功能及其实现做了说明，并介绍常见项目实施过程出现的部分故障及处理方法；同时对EH油系统、电液伺服阀、ETS系统也做了介绍。 关键词：数字电液汽轮机转速电液伺服阀汽轮机保护 Abstract This text did the introduction to the Digital Electric Hydraulic steam turbine Control System, control function and implementation, and introduced the error and fault appears in the common item implementation process and the method;Also did introduction to the EH oil system, the electricity liquid servovalve and ETS system at the same time. Keywords: DEH STEAM TURBINE SPEED SERVOVALVE ETS
目录 前言........................................................................... ３ 第一章DEH概述 .............................................................. ４ 1.1DEH的发展经历.......................................................... ４ 1.1.1 MHC .......................................................................... ４ 1.1.2 EHC .......................................................................... ４ 1.1.3 DEH .......................................................................... ５1.2DEH系统的组成.......................................................... ６1.3DEH的控制方案.......................................................... ８1.4ETS ................................................................... １０1.5TSI ................................................................... １２ 第二章液压执行机构........................................................ １３ 2.1DEH的硬件组成各部分功能.............................................. １３ 2.1.1 DEH常用的电液转换器........................................................ １４ 2.1.2 LVDT ....................................................................... １５第三章油系统.............................................................. １６ 3.1低压透平油系统........................................................ １６3.2供油装置的主要部件.................................................... １７3.3自容式电液执行器...................................................... １８3.4汽轮机的自动保护系统.................................................. １９ 第四章DEH调试 ............................................................ ２０ 4.1LVDT .................................................................. ２０ 4.1.1 LVDT的安装调试............................................................. ２０4.2拉阀试验.............................................................. ２２4.3汽轮机冲转............................................................ ２４ 总结......................................................................... ２６
电液系统 摘要：电液系统具有相应快速、控制灵活等优点而广泛应用于现代工业中，对促进工业发展具有重要的作用。本文从电液控制系统的建模以及电液元件（伺服阀、比例阀）研究状况、电液系统的未来发展趋势三方面进行了阐述。 关键词：电液系统；建模；比例阀；伺服阀；发展趋势 1前言 18世纪欧洲工业革命时期，多种液压机械装置特别是液压阀得 到开发和利用，19世纪液压技术取得进展，包括采用油作为工作流 体和采用电来驱动方向控制阀，20世纪50-60年代是电液元件和技术发展的高峰期，在军事应用中得到广泛应用[1]。液压技术是以液体为工作介质，实现能量传递、转换、分配及控制的一门技术。液压系统因其响应快、功率体积比较大、抗负载刚度大以及传递运动平稳等优点而广泛应用于冶金、化工、机械制造、航空航天、武器装备等领域[2]。随着液压技术与微电子技术、传感器技术、计算机控制等技术的结合，电液技术成为现代工程控制中不可或缺的重要技术手段和环节。电液技术既有电气系统快速响应和控制灵活的优点，又有液压系统输出功率大和抗冲击性好等优点[3]。 韩俊伟对电液伺服系统的发展历史、研究现状和系统集成技术的应用进行了全面阐述，通过介绍电液伺服系统在力学环境模拟实验系统中的应用，分析了电液伺服系统的集成设计，比较了我国在电液伺服系统技术研究中的优劣势，指出电液伺服系统的未来发展趋势与挑
战[4]。许梁等从电液元件、电液控制系统、现代电液控制策略三方面对电液系统进行了阐述，指出了电液发展趋势[5]。陈刚等从电液元件、电液控制系统、计算机在电液系统中应用、现代控制理论的电液技术方面对电液系统进行了阐述，对于现代控制理论的电液技术，从PID 调节、状态反馈控制、自适应控制、变结构控制、模糊逻辑控制、神经网络控制进行了探究[6]。本文从电液系统的建模、电液元件（比例阀、伺服阀）、发展趋势研究进行综述。 2系统的建模 伺服系统是一个由多个环节构成的复杂的动力学系统，而且是一种典型的非线性时变系统。一方面由于阀口固有的流量一压力非线性、液体可压缩性、电液转换、摩擦特性、阔的工作死区等非线性，以 及阻尼系数、流量系数、油液温度等的时变性[7]；另一方面由于系 统的负载及所处的现场环境的变化，导致电液伺服系统参数变化大、非线性程度高、易受外界干扰。在工作过程中容易出现非线性振动、噪声、冲击和爬行等异常现象，而且其诱因不易确定，影响设备的 稳定运行[8]。对电液系统进行准确建立模型是分析电液系统的基础。电液伺服系统本身是非线性系统 ,传统上对电液伺服系统非线性问 题的处理方式是在稳态工作点处进行泰勒级数展开。如果把工作范围限制在工作点附近,高阶无穷小就可以忽略 ,并可以把控制滑阀的 流量方程局部线性化,变量的变化范围小 ,线性化的精确性就高 ,阀 特性的线性度高,所允许的变量变化范围就大[9]。当电液伺服系统工作在远离系统的工作点时,使增量线性化模型难于奏效 ,可能得到错
。 电液伺服控制系统的设计与仿真 引言 电液伺服系统具有响应速度快、输出功率大、控制精确性高等突出优点，因而在航空航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到广泛应用。随着电液伺服阀的诞生，使液压伺服技术进入了电液伺服时代，其应用领域也得到广泛的扩展。随着液压系统逐渐趋于复杂和对液压系统仿真要求的不断提高，传统的利用微分方程和差分方程建模进行动态特性仿真的方法已经不能满足需要。因此，利用AMESim、Matlab／Simulink等仿真软件对电液伺服控制系统进行动态仿真，对于改进系统的设计以及提高液压系统的可靠性都具有重要意义。 1 液压系统动态特性研究概述 随着液压技术的不断发展与进步和应用领域与范围的不断扩大，系统柔性化与各种性能要求更高，采用传统的以完成执行机构预定动作循环和限于系统静态性能的系统设计远远不能满足要求。因此，现代液压系统设计研究人员对系统动态特性进行研究，了解和掌握液压系统动态工作特性与参数变化，以提高系统的响应特性、控制精度以及工作可靠性，是非常必要的。 液压系统动态特性简述 … 液压系统动态特性是其在失去原来平衡状态到达新的平衡状态过程中所表现出来的特性，原因主要是由传动与控制系统的过程变化以及外界干扰引起的。在此过程中，系统各参变量随时间变化性能的好坏，决定系统动态特性的优劣。系统动态特性主要表现为稳定性（系统中压力瞬间峰值与波动情况）以及过渡过程品质（执行、控制机构的响应品质和响应速度）问题。 液压系统动态特性的研究方法主要有传递函数分析法、模拟仿真法、实验研究法和数字仿真法等。数字仿真法是利用计算机技术研究液压系统动态特性的一种方法。先是建立液压系统动态过程的数字模型——状态方程，然后在计算机上求出系统中主要变量在动态过程的时域解。该方法适用于线性与非线性系统，可以模拟出输入函数作用下系统各参变量的变化情况，从而获得对系统动态过程直接、全面的了解，使研究人员在设计阶段就可预测液压系统动态性能，以便及时对设计结果进行验证与改进，保证系统的工作性能和可靠性，具有精确、适应性强、周期短以及费用低等优点。 仿真环境简介 基于Matlab平台的Simulink是动态系统仿真领域中著名的仿真集成环境，它在众多领域得到广泛应用。Simulink借助Matlab的计算功能，可方便地建立各种模型、改变仿真参数，有效解决了仿真技术中的问题。Simulink提供了交互的仿真环境，既可通过下拉菜单进行仿真，也可通过命令进行仿真。虽然Simulink提供了丰富的模块库，但是在Matlab／Simulink下对液压系统进行建模及仿真需要做很多简化工作，而模型的简化使得仿真结果往往出现一定的误差。AMESim (Advanced Modeling Environment for Simulation of Engineering Systems)是法国IMAGINE公司开发的一套高级仿真软件。它是一个图形化的开发环境，用于工程系统的建模、仿真和动态性能分析。AMESim的特点是面向工程应用从而使其成为
电液伺服阀的应用及发展趋势 摘要：电液伺服阀是电液伺服控制系统中的重要控制元件，在系统中起着电业转换和功率放大作用。具体地说，系统工作时，他直接接收系统传递来的电信号，并把电信号转换成具有相应极性的、成比例的、能够控制电液伺服阀的负载流量或负载压力的信号，从而使系统输出较大的液压功率，用以驱动相应的执行机构。电液伺服阀的性能和可靠性可以直接影响系统的性能和可靠性，是电液伺服控制系统中引人注目的关键元件。 关键字：电液伺服阀；现状；发展趋势；应用；展望 引言：电液伺服阀是一种变电气信号为液压信号以实现流量或压力控制的转换装置。它充分发挥了电气信号传递快、线路连接方便，适于远距离控制，易于测量、比较和校正的有点，和液压输出力大、惯性小、反应快的优点。这两者的结合使电液伺服阀成为一种反应灵活、精度高、快速性好、输出功率大的控制元件。[1] 一、电液伺服阀研究现状 群控系统(DNC)和柔性制造系统(FMS)等新工艺装备的使用，计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助测试(CAT)的广泛应用，为我们进一步简化伺服阀结构，完善设计，降低工艺制造成本和管理费用，提高产品性能，稳定产品质量，增加产品可靠性和延长使用寿命创造了极其有利的条件。 1、伺服阀的结构改进 (1)在电液伺服阀的部分结构上，主要从余度技术、结构优化和材料的更替等方面进行改造，以提高相关性能。采用三余度技术的电液伺服作动系统[1]将伺服阀的力矩马达、喷嘴挡板阀、系统的反馈元件等做成一式三份，若伺服阀线圈有一路断开，而系统仍能够正常工作，且有系统动态品质性能基本不变，从而提高了伺服作动系统的可靠性和容错能力。在结构的改进上，针对阀出现的故障提出改进措施，进行结构优化，以满足其相关性能的要求。从材料方面考虑，阀的某些元件采用了强度、塑性、韧性、硬度等机械性能优良的材料，既可以减少故障，又让阀具备良好的动态性能。 (2)从阀芯和阀套磨配加工工艺的改进上，采用不同的磨配原理，如磁力研磨法等原理来提高阀的工作性能。阀芯和阀套组成的滑阀副是伺服阀的核心，阀套窗口棱边的几何精度决定了阀的工作性能。在阀芯加工最后磨配端面时，不能直接获得尖锐的棱边，而是在棱边处产生“毛刺”，然后采取措施加以去除。上海交大的陈鹏研制了智能化、全自动的伺服阀配磨系统，以计算机为核心，能自动测量阀的输出特性，并给出配磨参数，从而使阀芯、阀套的制造简便、迅速。1992年由美国某公司在加州制造了一台加工阀芯棱边的CNC液压磨床，由另一公司制造了一台配合磨床的液压测试台，二者结合起来就是自动化流量磨削系统，使产品的完好率从50%提高到85%～90%，生产阀芯的时间缩减75%～80%，制造厂称加工精度可达±015μm，性能相当优良。[2]
6-1 怎样区分一个系统是位置、速度或力电-液伺服控制系统。 按系统被控制的物理量的性质来区分，如果是要实现位置控制，当然就是位置电液伺服系统。 6-2 试比较电-液伺服系统与机-液伺服系统的主要优缺点和性能特点。 机液伺服系统的指令给定、反馈和比较都是采用机械构件，优点是简单可靠，价格低廉，环境适应性好，缺点是偏差信号的校正及系统增益的调整不如电气方便，难以实现远距离操作，另外，反馈机构的摩擦和间隙都会对系统的性能产生不利影响。机液伺服系统一般用于响应速度和控制精度要求不是很高的场合，绝大多数是位置控制系统。 电液伺服系统的信号检测、校正和放大等都较为方便，易于实现远距离操作，易于和响应速度快、抗负载刚度大的液压动力元件实现整合，具有很大的灵活性和广泛的适应性。特别是电液伺服系统与计算机的结合，可以充分运用计算机快速运算和高效信息处理的能力，可实现一般模拟控制难以完成的复杂控制规律，因而功能更强，适应性更广。电液伺服系统是液压控制领域的主流系统。 6-3 为什么说电-液伺服系统一般都要加以校正。 当电液位置伺服控制系统的某些性能指标不甚满意时，简单的方法可通过增大系统的开环增益来提高响应速度和控制精度，但提高开环增益受系统稳定性条件的制约，也就是受液压固有频率和阻尼比的限制。全面改善系统的性能仅仅靠调整开环增益是远远不够的，通过对电液伺服系统进行针对性的校正，往往能够获得更高性能的电液伺服系统，并且不同的校正方法，会得到不同的改善效果。 6-4 怎样才能简化位置电-液伺服控制系统。 当电液伺服阀的频宽与液压固有频率相近时，电液伺服阀的传递函数可用二阶环节来表示；当电液伺服阀的频宽大于液压固有频率（3~5倍）时，电液伺服阀的传递函数可用一阶环节来表示。又因为电液伺服阀的响应速度较快，与液压动力元件相比，其动态特性可以忽略不计，而把它看成比例环节。一般的液压位置伺服系统往往都能够简化成以下的这种形式。 ()()V 2h h h 21K G s H s s s s ζωω=??++ ??? 6-5 怎样理解系统刚度高，误差小。 以负载误差为例，对于I 型系统稳态负载误差为()ce L L022v m K e T K i D ∞= ，负载误差()L e ∞的大小与负载干扰力矩L0T 成正比，而与系统的闭环静刚度22V m ce K i D K 成反比，所以当系统的刚 度高时误差较小。
第1章数字电液控制系统 1.1概述 汽轮机的启动运行及安全保护是通过汽轮机控制系统实现的，作为汽轮机的脑袋，控制系统是汽轮机不可分割的一部分。 汽轮机的控制系统是从单纯的调节系统发展起来的，早期的液压调节系统，由主油泵提供整个系统的动力油和控制油，与润滑油系统共用一个供油系统，启动是靠人工操纵主汽门来控制汽轮机转速。在升速过程中，整个控制过程处于开环运行状态，由人工监视控制。当转速达到一定转速时，旋转阻尼感受到转速信号，产生一次油压反馈信号，再通过放大器放大为二次油压，控制油动机驱动进汽调节阀进一步提升转速，以达到同步、并网、带负荷，从而完成整个汽轮机的控制过程。 由于控制信号和反馈信号都是由机械或液压部件产生，在信号的产生和执行过程中，这些部件难免存在着摩擦迟缓，以至准确性差，迟缓率大，造成控制精度不高，不可避免地影响汽轮机控制性能。同时缺少合适的控制接口，很难使机组满足整个系统的协调控制要求，阻碍了控制系统自动化程度的进一步提高。 为了使汽轮机能更准确、更协调、更安全、更可靠地实现控制，使电厂用户能更方便、更灵活地使用和维护，同时为提高整台机组的控制水平，与世界接轨，增强产品的竞争力，汽轮机控制系统的发展也应与世俱进。随着科学技术的发展，国内汽轮机控制系统经过电子管、晶体管、模拟电路几个阶段的发展，通过二代人的努力，已具备实现数字控制的能力。 80年代初，引进国外先进技术，通过不断地消化和实践，使我们的设计技术和生产制造能力有了质的飞跃。以引进技术为借鉴，一种以数字技术为基础的电液控制系统控制汽轮机的愿望得以实现。数字式电液控制系统，简称DEH，它将现场的信号转化成数字信号，代替原有机械液压信号。通过计算机的运算，控制汽轮机的运行，使运行人员可以通过DEH来完成对汽轮机的控制和监视。 1.2调节保安系统 调节保安系统由调节系统和保安系统组成。调节系统是汽轮机控制的主要环节，全面控制汽轮机的启停、升速、带负荷及电厂的协调控制，采集各种汽轮机的运行信息，显示汽轮机的运行状态；保安系统是汽轮机保护的重要部分，它全方位监视汽轮机的各个危害安全运行的参数，保护汽轮机安全可靠的运行。 每个系统都是由电气部分和液压部分组成。 1.2.1调节系统 1.2.1.1电气部分 数字式电液控制系统（DEH）是电气部分中最主要组成部分，也是整个调节系统中的大脑，它把所有汽轮机的运行参数都收集起来，经过逻辑判断、数据计算处理，最后发出控制指令。DEH主要由操作站、工程师站、控制处理器、I/O输入输出模件、阀位驱动卡、电源组件、通讯接口等电子硬件组成。（图1-1、DEH 硬件配置图），由于电子产品生产厂家较多，使得DEH的硬件类型也较多，目前，已投入使用的DEH有西屋公司的WDPF II、FOXBORO公司的I/A’S，MOORE公司的APACS、ABB公司的INFI90、WOODWARD公司505等电子产品。 1.2.1.1.1电调控制系统（DEH）简述 DEH通过现场一次仪表的数据采集，如磁阻发送器采集汽轮机转速，压力开关采
电液系统及其控制 1概述 1.1电液控制系统工作原理及组成 一.工作原理 电液控制系统又称电液伺服系统,是以电气信号为输入,以液压信号为输出,电气检测传感器元件为反馈构成闭环控制系统. 由于是电气和液压相结合,因而系统可发挥两者的优点.电气信号便于测量转换放大处理校正,电气检测传感器元件便于检测各种物理量,且快速和多样性;液压信号输出功率大速度快,执行元件具有惯性小等优点.所以结合起来的电液控制系统具有控制精度高,响应速度快,信号处理灵活,输出功率大,结构紧凑,重量轻等优点. 输入电气信号通常有电位器,电子放大器,PLC控制器和计算机等. 电气检测传感器元件通常有位置传感器,压力传感器, 速度传感器,编码器等元件. 输出是以液压动力执行元件(油缸和马达)和伺服元件组成的反馈控制系统.如图所示: 在此系统中,输出量(位移,力,速度等)通过反馈传感器(位移传感器,力传感器,速度传感器等)能自动地快速地准确地反映其变化.并与原先的给定的给定量进行比较,再放大输入给伺服阀,改变其阀芯位移,从而控制输出的压力和流量,驱动执行元件运动,直至输人量与输出量一致为止. 举例: 1.阀控式电液位置控制伺服系统(如上图) 图中所示为双电位器电液位置控制伺服系统的工作原理图.该系统控制工作台的位置,使其按指令电位器给定的规律变化. 系统由指令电位器, 反馈电位器,电子放大器,电液伺服阀,液压缸和工作台组成. 其工作原理如下: 指令电位器将位置指令xi转换成指令电压ur,被控制的工作台位置xp由反馈电位器检测转换成反馈电压ui.两个线性电位器接成桥式电路,从而得到偏差电压ue=ur-uf.当工作台位置xp与指令位置xi一致时,电桥输出偏差电压ue=0,此时伺服放大器输出电流为零, 电液伺服阀处于零位,没有流量输出,工作台不动.当指令电位器位置发生变化,如向右移动一个位移Oxi,在工作台位置发生变化之前, 电桥输出偏差电压ue=KOx,偏差电压经伺服放大器放大后变为电流信号去控制电液伺服阀, 电液伺服阀输出压力油到液压缸,推动工作台右移.随着工
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
电液伺服控制系统 的设计
电液伺服控制系统的设计与仿真 引言 电液伺服系统具有响应速度快、输出功率大、控制精确性高等突出优点，因而在航空航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到广泛应用。随着电液伺服阀的诞生，使液压伺服技术进入了电液伺服时代，其应用领域也得到广泛的扩展。随着液压系统逐渐趋于复杂和对液压系统仿真要求的不断提高，传统的利用微分方程和差分方程建模进行动态特性仿真的方法已经不能满足需要。因此，利用AMESim、 Matlab／Simulink等仿真软件对电液伺服控制系统进行动态仿真，对于改进系统的设计以及提高液压系统的可靠性都具有重要意义。 1 液压系统动态特性研究概述 随着液压技术的不断发展与进步和应用领域与范围的不断扩大，系统柔性化与各种性能要求更高，采用传统的以完成执行机构预定动作循环和限于系统静态性能的系统设计远远不能满足要求。因此，现代液压系统设计研究人员对系统动态特性进行研究，了解和掌握液压系统动态工作特性与参数变化，以提高系统的响应特性、控制精度以及工作可靠性，是非常必要的。 1.1 液压系统动态特性简述 液压系统动态特性是其在失去原来平衡状态到达新的平衡状态过程中所表现出来的特性，原因主要是由传动与控制系统的过程变化以及外界干
动态特性的优劣。系统动态特性主要表现为稳定性（系统中压力瞬间峰值与波动情况）以及过渡过程品质（执行、控制机构的响应品质和响应速度）问题。 液压系统动态特性的研究方法主要有传递函数分析法、模拟仿真法、实验研究法和数字仿真法等。数字仿真法是利用计算机技术研究液压系统动态特性的一种方法。先是建立液压系统动态过程的数字模型——状态方程，然后在计算机上求出系统中主要变量在动态过程的时域解。该方法适用于线性与非线性系统，能够模拟出输入函数作用下系统各参变量的变化情况，从而获得对系统动态过程直接、全面的了解，使研究人员在设计阶段就可预测液压系统动态性能，以便及时对设计结果进行验证与改进，保证系统的工作性能和可靠性，具有精确、适应性强、周期短以及费用低等优点。 1.2 仿真环境简介 基于Matlab平台的Simulink是动态系统仿真领域中著名的仿真集成环境，它在众多领域得到广泛应用。Simulink借助Matlab的计算功能，可方便地建立各种模型、改变仿真参数，有效解决了仿真技术中的问题。Simulink提供了交互的仿真环境，既可经过下拉菜单进行仿真，也可经过命令进行仿真。虽然Simulink提供了丰富的模块库，可是在Matlab／Simulink下对液压系统进行建模及仿真需要做很多简化工作，而模型的简化使得仿真结果往往出现一定的误差。AMESim (Advanced Modeling Environment for Simulation of Engineering Systems)是法国IMAGINE公司开发的一套高级仿真软件。它是一个图形化的开发环境，用于工程系统的建
摘要 本文详尽阐述了电液比例控制系统构成、分类和特点，结合对液压伺服控制系统的控制结构及其特点和基本要求的论述，分析了两种控制系统目前的发展状况。回顾电液控制系统发展历史，展望电液控制系统的发展趋势。 关键词：比例控制伺服控制发展趋势 Abstract The paper expounded the composition, classification and the characteristics of the electro-hydraulic proportional control system. Combined with the discussion of the control structure, basic requirements and the characteristics of hydraulic servo control system, the paper analyzed the state of the development of the two kinds of control systems. Reviewing the development history of the electro-hydraulic control system, the paper elaborated the development trend of the electro-hydraulic control system. Keywords: proportional control , servo control, development trend
电液伺服控制系统的设计与仿真 引言 电液伺服系统具有响应速度快、输出功率大、控制精确性高等突出优点，因而在航空航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到广泛应用。随着电液伺服阀的诞生，使液压伺服技术进入了电液伺服时代，其应用领域也得到广泛的扩展。随着液压系统逐渐趋于复杂和对液压系统仿真要求的不断提高，传统的利用微分方程和差分方程建模进行动态特性仿真的方法已经不能满足需要。因此，利用AMESim、Matlab／Simulink等仿真软件对电液伺服控制系统进行动态仿真，对于改进系统的设计以及提高液压系统的可靠性都具有重要意义。 1 液压系统动态特性研究概述 随着液压技术的不断发展与进步和应用领域与范围的不断扩大，系统柔性化与各种性能要求更高，采用传统的以完成执行机构预定动作循环和限于系统静态性能的系统设计远远不能满足要求。因此，现代液压系统设计研究人员对系统动态特性进行研究，了解和掌握液压系统动态工作特性与参数变化，以提高系统的响应特性、控制精度以及工作可靠性，是非常必要的。 1.1 液压系统动态特性简述 液压系统动态特性是其在失去原来平衡状态到达新的平衡状态过程中所表现出来的特性，原因主要是由传动与控制系统的过程变化以及外界干扰引起的。在此过程中，系统各参变量随时间变化性能的好坏，决定系统动态特性的优劣。系统动态特性主要表现为稳定性（系统中压力瞬间峰值与波动情况）以及过渡过程品质（执行、控制机构的响应品质和响应速度）问题。 液压系统动态特性的研究方法主要有传递函数分析法、模拟仿真法、实验研究法和数字仿真法等。数字仿真法是利用计算机技术研究液压系统动态特性的一种方法。先是建立液压系统动态过程的数字模型——状态方程，然后在计算机上求出系统中主要变量在动态过程的时域解。该方法适用于线性与非线性系统，可以模拟出输入函数作用下系统各参变量的变化情况，从而获得对系统动态过程直接、全面的了解，使研究人员在设计阶段就可预测液压系统动态性能，以便及时对设计结果进行验证与改进，保证系统的工作性能和可靠性，具有精确、适应性强、周期短以及费用低等优点。 1.2 仿真环境简介 基于Matlab平台的Simulink是动态系统仿真领域中著名的仿真集成环境，它在众多领域得到广泛应用。Simulink借助Matlab的计算功能，可方便地建立各种模型、改变仿真参数，有效解决了仿真技术中的问题。Simulink提供了交互的仿真环境，既可通过下拉菜单进行仿真，也可通过命令进行仿真。虽然Simulink提供了丰富的模块库，但是在Matlab／Simulink下对液压系统进行建模及仿真需要做很多简化工作，而模型的简化使得仿真结果往往出现一定的误差。AMESim (Advanced Modeling Environment for Simulation of Engineering Systems)是法国IMAGINE公司开发的一套高级仿真软件。它是一个图形化的开发环境，用于工程系统的建模、仿真和动态性能分析。AMESim的特点是面向工程应用从而使其成为汽车、航天和航空等工业研发部门的理想仿真工具。研究人员完全可以用AMESim的各种模型库来设计系统，从而可快速达到建模仿真的最终目标，同时还提供了与Matlab、ADAMS等软件的接口，可方便地与这些软件进行联合仿真。
试题 2012 年~ 2013 年第 2学期 课程名称：电液比例控制技术专业年级：机电2010级 考生学号：考生姓名： 试卷类型： A卷□ B卷□√考试方式: 开卷□闭卷□√ …………………………………………………………………………………………………………………… 一、选择填空题（每题2分，共20分）（抄题目回答，不抄题目不给分） 1 比例电磁铁的类型不包括（D）。 A 力控制型比例电磁铁 B 行程控制型比例电磁铁 C 位置调节型比例电磁铁 D 速度调节型比例电磁铁 2 对于电液比例方向控制阀，与输入信号成比例的实质上是（D）。 A压力 B流量 C压力和流量 D阀芯位移 3比例调速阀是液压系统中控制流量的元件，它适用于（A）系统中。 A 执行元件负载变化大 B 执行元件负载变化小 C 执行元件负载恒定 D 以上三种 4 比例溢流阀采用①负反馈，比例减压阀采用②负反馈。（A） A ①进口压力、②出口压力 B ①出口压力、②进口压力 C ①出口压力、②进出口压差 D ①进出口压差、②出口压力 5 当选用二级电液比例方向阀时，如果主阀进油口的压力不稳定，那么其先导阀的进油需要采用（B）。 A 内泄式 B 外控式 C 内控式 D 外泄式 6 恒压源的供油压力要保持恒定，下列哪种恒压源的功率损失小，效率高，适用于高压、大流量的大功率系统， 而且也可以向几套液压控制系统供油（C） A 定量泵+比例溢流阀 B 恒压变量泵+安全阀 C 定量泵+蓄能器+卸荷溢流阀 D 恒压泵串联减压阀 7不带阀芯位移反馈闭环的比例方向阀的特点不包括（D）。 A 死区大 B 抗污染能力强 C 滞环大 D 滞环小 8 二通进口压力补偿器采用定差减压原理，本质上是一个定差减压阀与（B）工作。 A 恒流源串联 B 恒压源串联 C 恒流源并联 D 恒压源并联 9 比例流量控制泵不能称为（B） A 功率适应泵 B 比例排量泵 C 功率匹配泵 D 负载敏感泵 10 复合控制变量泵具有（A）控制优先的特性。 A功率 B 流量 C 排量 D 压力 二、判断题（每题2分，共20分）（抄题目回答，不抄题目不给分） 1 比例电磁铁具有感性负载大、电阻大、电流大和驱动力大等特点。（×） 2 位置调节型比例电磁铁有很好的线性度，无需用颤振信号来减小滞环。（√） 3 比例方向阀与其输入成比例的是它的输出流量和压力。（×） 4 采用比例方向阀的控制回路本质上是一个串联式进、出油同时节流的调速回路。（√） 5 比例减压阀出口压力是由进口压力与减压阀芯阀口开度决定的。（×） 6 比例节流阀是通过改变阀口开度来改变通过流量的大小，其流量大小受负载影响不大。（×）