直驱式容积控制电液伺服系统动态性能研究

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。

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。

自动化中的应用直驱式容积控制DDVC电液伺服系统及应用液压控制技术在工业自动化中的应用一、前言随着工业自动化的不断发展，液压伺服系统作为一种优秀的动力传递和控制手段，被广泛应用于各种机械设备中。

其中，液压控制技术是实现高精度、高可靠性、大功率控制的关键技术之一。

本文将介绍一种新型的电液伺服系统——直驱式容积控制DDVC电液伺服系统，并探讨其在工业自动化中的应用。

二、直驱式容积控制DDVC电液伺服系统介绍1. 液压伺服系统的优缺点液压伺服系统是一种以液压元件为主要执行元件的动力传递和控制系统。

与机械传动和电传动相比，液压伺服系统具有以下优点：1.传动可靠、功率密度高2.传动平稳、响应快、精度高3.可以长时间连续运行4.可以抵抗恶劣环境的干扰和故障但是，液压伺服系统也有一些缺点：1.系统复杂、维护成本高2.需要较大的动力单元来提供液压能量3.液压元件噪音大、污染环境4.其调节性能受到流量特性和压力特性的限制2. 直驱式容积控制DDVC电液伺服系统的基本原理直驱式容积控制DDVC电液伺服系统是在已有容积式液压传动系统基础上，采用数字控制技术、高效率磁力直驱技术和容积控制技术相结合而成的一种新型的伺服系统。

其基本原理是通过等量液压缸直接驱动负载，纯数字化控制液压泵的输出流量和压力，实现系统的高精度、高效率、低噪音、无油污染和全数字化控制。

3. 直驱式容积控制DDVC电液伺服系统的主要特点直驱式容积控制DDVC电液伺服系统相比传统液压系统，具有如下特点：1.直接驱动负载，转换效率高2.无须传统控制阀和液压元件，系统压降小，无噪音，无油污染3.系统响应快、精度高、调控性能稳定、可靠性高4.可虚拟仿真工艺，大大缩短产品开发周期，提高产品质量和竞争力5.适应范围广，可广泛应用于各种机械设备中，特别是工业自动化领域三、直驱式容积控制DDVC电液伺服系统在工业自动化中的应用直驱式容积控制DDVC电液伺服系统在工业自动化中，可应用于各种液压传动系统，如卷取、输送、成型、调节、挤出等。

1.马伟，男，1955年9月出生，汉族，硕士，教授，硕士研究生导师。

现为中国机械工程学会高级会员；美国机械工程师学会（ASME）会员；中国汽车工程学会高级会员；中国轴承工业协会常务理事、中国轴承工业协会技术委员会副主任委员，《轴承》杂志编委会副主任委员；洛阳市优秀专家。

主要从事机械结构振动理论及动态信号处理技术，反求理论及逆向设计技术应用研究。

近年来，在机械工程和车辆工程领域主持或承担完成国家863、国家重大科技攻关和国防项目5项，省部级及企业委托项目20余项；发表论文30余篇。

出版专著2部。

主持开发的动平衡机、东方红系列轮式拖拉机、重型卡车等产品已创造了良好的经济、社会效益。

获省部级科技进步一等奖1项，二等奖3项，三等奖3项。

申请专利5项。

目前承担支撑计划重点项目（子项）2项，“十一五”国家科技攻关计划项目1项，企业委托项目3项。

近年来毕业的研究生有的在攻读博士学位，有的在高校、科研院所或大型企业的技术部门工作。

2 .马文锁，男，山西省阳城县人，1969年10月生，工学博士，机械工程专业副教授，硕士研究生导师。

2006年获上海大学上海市应用数学和力学研究所工学博士学位。

主要研究方向：特种加工技术及其工艺装备、三维编织复合材料的几何结构和力学性能。

近年来，主持完成河南省教育厅基础研究项目“三维管状编织复合材料力学性能研究”和河南省科技厅基础与前沿技术研究计划项目“基于空间群的三维编织材料几何结构”。

参与完成有关复合材料方面的研究项目有：上海市科委项目“复合材料界面的力学分析及算法”，“复合材料结构破坏机理研究与计算机仿真”等课题。

在《科学通报》(Chinese ScienceBulletin）、《复合材料学报》、《功能材料》、《材料科学与工程》等期刊上发表论文16篇。

论文“三维编织几何结构的群论分析”在编织材料的基础理论研究领域取得创新性研究成果。

主编河南省统编教材《新编机械设计基础》，参编国家级统编教材《机械设计基础》（高教出版社出版）。

直驱式电静液作动器设计与性能研究直驱式电静液作动器是一种将电液效应与电磁效应结合的一种新型作动器。

它不仅能够通过电磁力控制作动器的运动，还能通过液压力控制作动器的运动。

本文将围绕直驱式电静液作动器的设计与性能展开研究。

首先，我们需要对直驱式电静液作动器进行设计。

在设计过程中，我们需要考虑作动器的结构和控制系统。

作动器的结构包括电磁线圈、活塞、弹簧等部分。

控制系统包括电源、传感器、液压泵等部分。

通过合理地设计作动器的结构和控制系统，可以提高作动器的性能。

其次，我们需要对直驱式电静液作动器的性能进行研究。

作动器的性能包括承载能力、稳定性、响应速度等方面。

承载能力是指作动器在承受外部负载时的能力。

稳定性是指作动器在运动过程中保持稳定的能力。

响应速度是指作动器对输入信号的响应速度。

为了研究作动器的性能，我们可以通过实验的方式进行。

在实验中，我们需要测量作动器的承载能力、稳定性和响应速度。

通过对实验数据的分析，可以得到作动器的性能参数。

通过进一步的研究，还可以优化作动器的设计，提高作动器的性能。

最后，我们需要对直驱式电静液作动器的应用进行探讨。

直驱式电静液作动器可以广泛应用于机械制造、航空航天、自动化控制等领域。

作动器的设计与性能对于其应用起着至关重要的作用。

通过研究作动器的设计与性能，可以推动直驱式电静液作动器在各个领域的应用。

总之，直驱式电静液作动器是一种结合了电液效应和电磁效应的作动器。

通过对作动器的设计与性能进行研究，可以提高作动器的性能，并推动其在各个领域的应用。

希望本文的研究能够为直驱式电静液作动器的进一步发展和应用提供一定的参考价值综上所述，直驱式电静液作动器是一种具有广泛应用前景的作动器。

通过结构和控制系统的优化，可以提高作动器的性能，并满足不同领域的需求。

研究作动器的性能参数可以为作动器的设计和应用提供指导。

直驱式电静液作动器在机械制造、航空航天和自动化控制等领域具有广阔的应用前景。

希望本文的研究可以为直驱式电静液作动器的进一步发展和应用提供参考和借鉴。

浅谈电液控制技术的研究现状与发展趋势摘要：液压控制系统是在液压传动系统和自动控制技术与理论控制的基础上发展起来的，它包括机械-液压控制系统，电气-液压控制系统和气动-液压控制系统等多种类型。

电液控制系统是电气-液压控制系统的简称，是指以电液伺服阀，电液比例阀或数字控制阀作为电液控制元件的阀控液压系统和以电液伺服或比例变量泵为动力元件的泵控液压系统，它是液压控制中的主流系统。

关键词：液压控制自动控制研究现状发展趋势一、背景电液控制技术是液压技术的一个重要分支，主要表现为电液伺服控制技术和电液比例控制技术。

液压控制技术的快速发展始于18世纪欧洲工业革命时期，在此期间，包括液压阀在内的多种液压机械装置得到很好的开发和利用。

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[2] 。

第二次世界大战期间及战后，电液技术的发展加快，主要是为了满足军事装备的需求。

到了20世纪50～60 年代，电液元件和技术达到了发展的高峰期，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。

50至60年代早期，电液控制技术在非军事工业中得到了越来越多的应用，最主要的是机床工业，其次是工程机械。

在以后几十年中，电液控制技术的工业应用又进一步扩展到工业机器人控制、塑料加工、地质和矿藏探测、燃气或蒸汽涡轮控制及可移动设备的自动化等领域。

70年代，随着集成电路的问世及其后微处理器的诞生，基于集成电路的控制电子器件和装置广泛应用于电液控制技术领域。

二、相关技术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、电液力（或力矩）控制系统。

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,其相关技术如下：1.电液比例控制技术电液比例控制技术是适应开发一种可靠、价廉、控制精度和响应特性均能满足工程技术实际需要的电液控制技术的要求，从60 年代末迅速发展起来的[7] 。

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。

电液伺服系统的动态特性模拟与分析一、引言电液伺服系统是一种利用电液传动技术来实现精确控制的系统，广泛应用于工业自动化领域。

掌握电液伺服系统的动态特性对于系统的设计、性能优化以及故障诊断具有重要意义。

本文将通过模拟与分析的方法，深入探讨电液伺服系统的动态特性。

二、电液伺服系统的基本原理电液伺服系统主要由电液伺服阀、液压缸和反馈传感器组成。

系统通过电液伺服阀调节液压油的流量和压力，从而控制液压缸的运动。

反馈传感器将液压缸的位置、速度或力信号反馈给控制器，通过控制器对电液伺服阀进行控制，实现对液压缸位置、速度或力的精确控制。

三、电液伺服系统的动态特性1. 系统的传递函数为了分析电液伺服系统的动态特性，需要建立系统的传递函数。

传递函数是描述输入和输出之间关系的数学模型，通常采用拉普拉斯变换进行表示。

对于电液伺服系统，其传递函数可以通过系统的参数和结构进行求解。

2. 系统的阻尼比和固有频率电液伺服系统的阻尼比和固有频率是评价系统动态性能的重要指标。

阻尼比描述了系统在受到外部扰动时的衰减程度，固有频率表示系统自身振荡的频率。

通过调节系统的阻尼比和固有频率，可以使系统具有较好的动态响应和稳定性。

四、电液伺服系统的动态特性模拟在实际应用中，为了提高开发效率和降低成本，可以通过仿真软件对电液伺服系统的动态特性进行模拟。

常用的仿真软件包括MATLAB/Simulink、ADAMS等。

通过建立系统的数学模型、仿真负载和控制策略，可以快速评估系统的性能，并进行参数调整和优化。

五、电液伺服系统的动态特性分析除了模拟仿真，还可以通过实验方法对电液伺服系统的动态特性进行分析。

通过实测系统的输入输出响应，可以获得系统的阶跃响应、频率响应等特性。

通过对实验数据的处理和分析，可以得到系统的传递函数和动态特性参数。

六、应用案例以某型号液压舵机系统为例，通过模拟仿真和实验测试，分析系统的动态特性。

通过对模型参数的调整和控制策略的优化，实现了系统的良好动态性能，并提高了系统的控制精度和稳定性。

旋转直接驱动电液压力伺服阀的设计研究钱占松【摘要】旋转直接驱动电液压力伺服阀的显著特点是阀芯由有限转角力矩电机直接驱动,滑阀级输出负载压力.对该阀进行了原理分析、数学建模,并且根据数学模型进行了仿真分析,设计了控制器结构,分析了控制器中各参数对该阀性能的影响,对该阀的静态特性和动态特性进行了试验研究,试验结果与仿真结果基本一致,性能达到了目前国内其他形式压力伺服阀的水平,推动了国内力控制系统的发展.【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】5页(P90-94)【关键词】旋转直驱;压力伺服阀;RDDPV;性能【作者】钱占松【作者单位】南京机电液压工程研究中心航空机电系统综合航空科技重点实验室,江苏南京210061【正文语种】中文【中图分类】TH137引言电液伺服阀是电液控制系统的关键元件，作用是将输入的小功率电信号转换为液压信号，液压信号直接或间接驱动负载运动。

电液力控制系统是电液伺服系统的一种，并且已经在工程广泛应用，如疲劳试验加载系统、飞机防滑刹车系统、电液施力系统[1]及负载模拟系统。

目前飞机电子防滑刹车系统采用电液压力伺服阀作为压力控制元件[2]。

电液压力伺服阀中绝大多数采用两级伺服阀结构，第二级都为滑阀功率放大部分，第一级实现电液转换和功率放大，第一级液压放大部分大多数采用喷嘴-挡板结构[3]，少数采用射流管式，喷嘴-挡板式。

压力伺服阀虽性能优良，但使用条件苛刻，抗污染能力较弱，射流管式压力伺服阀虽抗污染能力较强[4]，但其内漏大，力矩马达焊接数太多，抗振动零漂能力差。

旋转直接驱动电液压力伺服阀(Rotate Direct Drive Pressure Servo-valve，简称RDDPV)克服了以上缺点，具有可程化的高可靠性、高抗污染能力和高动态响应等优点，目前国内尚未出现类似产品，此研究将弥补国内对该项技术研究的空白。

1 RDDPV伺服阀工作原理RDDVP伺服阀主要由有限转角力矩电机(含角位移传感器)、主滑阀副(包括阀芯、阀套和壳体)、压力传感器、电子控制器组成，其工作原理如图1所示。

电液位置伺服控制系统摘要：采用电液比例方向阀，设计了电液位置伺服控制系统，以LABVIEW和MATLAB混合编程实现系统的实时控制功能，以个人计算机为数字控制器，采用NI公司的USB-6008数据采集卡完成数据采集、数据输出控制等多项功能。

针对电液比例位置控制系统的特点，建立数学模型。

对于系统的不稳定性，采用PID控制算法对其进行校正，提高了系统的精度及响应速度。

关键词：LABVIEW,MATLAB,位置控制，PID算法0前言电液位置伺服系统是最基本和最常用的一种液压伺服系统，如机床工作台的位置、板带轧机的板厚、带材跑偏控制、飞机和船舶的舵机控制、雷达和火炮控制系统以及振动试验台等。

在其它物理量的控制系统中，如速度控制和力控制等系统中，也常有位置控制小回路作为大回路中的一个环节电液位置伺服系统主要是用于解决位置跟随的控制问题，其根本任务就是通过执行机构实现被控量对给定量的及时和准确跟踪，并要具有足够的控制精度。

电液伺服系统的动态特性是衡量一套电液伺服系统设计及调试水平的重要指标。

它由电信号处理装置和若干液压元件组成，元件的动态性能相互影响，相互制约及系统本身所包含的非线性，致使其动态性能复杂。

因此，电液伺服控制系统的设计及仿真受到越来越多的重视[1]。

本文以比例方向阀实现对伺服油缸的位置控制，加入位移传感器构成位置闭环控制系统。

采用NI公司的USB-6008数据采集卡完成数据采集、数据输出控制等多项功能，以LABVIEW和MATLAB混合编程实现了良好的实时控制功能。

1系统原理及建模1.1系统组成及原理电液位置伺服控制系统以液体作为动力传输和控制介质，利用电信号进行控制输入和反馈。

只要输入某一规律的输入信号，执行元件就能启动、快速并准确地复现输入量的变化规律。

控制系统结构图如图1所示：图1电液位置伺服控制系统结构图1.2电液位置伺服系统建模本系统的电液比例方向阀为BFW-03-3C2-95-50，通径为10mm ，最高工作压力31.5MPa ，最大流量50l/ min 。

《电液伺服系统非线性动力学行为的理论与实验研究》篇一一、引言电液伺服系统是一种广泛应用于工业、航空、航天等领域的控制技术，其性能直接关系到整个系统的稳定性和精度。

然而，由于电液伺服系统中的非线性动力学行为，使得其控制难度较大，因此对电液伺服系统非线性动力学行为的研究显得尤为重要。

本文旨在通过理论分析和实验研究，深入探讨电液伺服系统非线性动力学行为的特性和规律，为电液伺服系统的优化设计和控制提供理论依据和实验支持。

二、电液伺服系统非线性动力学行为理论分析1. 模型建立电液伺服系统由液压泵、执行器、传感器和控制单元等组成。

为了研究其非线性动力学行为，需要建立相应的数学模型。

本部分通过对电液伺服系统的各个组成部分进行建模，包括液压泵的流量模型、执行器的力学模型、传感器的测量模型以及控制单元的控制策略模型等，从而得到整个系统的数学模型。

2. 稳定性分析电液伺服系统的稳定性是系统正常运行的关键。

本部分通过分析系统的稳定性条件，探讨系统在不同条件下的稳定性变化规律。

同时，针对系统中的非线性因素，如液压泵的流量非线性、执行器的摩擦非线性等，进行深入分析，揭示其对系统稳定性的影响。

3. 动态响应分析电液伺服系统的动态响应是衡量系统性能的重要指标。

本部分通过分析系统的动态响应特性，包括响应速度、超调量等指标，探讨系统在不同条件下的动态响应变化规律。

同时，结合实验数据，验证理论分析的正确性。

三、电液伺服系统非线性动力学行为实验研究1. 实验设备与方案为了研究电液伺服系统的非线性动力学行为，需要搭建相应的实验平台。

本部分介绍实验设备的选择与搭建过程，包括液压泵、执行器、传感器等设备的选择与连接方式。

同时，设计合理的实验方案，包括实验参数的设置、实验步骤的安排等。

2. 实验结果与分析通过实验数据的采集与处理，得到电液伺服系统在不同条件下的非线性动力学行为数据。

本部分对实验数据进行深入分析，包括对数据的可视化处理、对数据的统计与分析等。