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液压比例伺服阀的工作原理
液压比例伺服阀是一种用于控制液压系统中液压执行元件的阀门。
它的工作原理是通过改变阀芯的位置来调节液压流量和压力，从而控制液压执行元件的运动。
液压比例伺服阀由阀体、阀芯、驱动电磁铁、反馈电位器和控制电路组成。
驱动电磁铁通过控制电路产生电流，电流的大小决定了驱动电磁铁的磁场强度。
当驱动电磁铁通电时，产生的磁场将阀芯吸引或推动，使阀芯的位置发生变化。
阀芯的位置变化会改变阀体内的流道连接情况，从而调节液压流量和压力。
当阀芯向一侧移动时，阀体的流道与液压源连接，液压油通过阀体流道进入液压执行元件，从而产生相应的运动。
当阀芯向另一侧移动时，阀体的流道与液压油回油口连接，液压执行元件的液压油通过回油口排出。
反馈电位器用于检测阀芯的位置，并将位置信息反馈给控制电路。
控制电路根据反馈信息调整驱动电磁铁的电流，使阀芯的位置保持在设定的位置，从而实现对液压执行元件的精确控制。
总的来说，液压比例伺服阀通过改变阀芯的位置，调节液压流量和压力，从而控制液压执行元件的运动。
它具有快速响应、高精度和稳定性好等特点，广泛应用于工程机械、冶金设备、航空航天等领域。
液压伺服系统工作原理1.1 液压伺服系统工作原理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。
电液伺服系统通过使用电液伺服阀，将小功率的电信号转换为大功率的液压动力，从而实现了一些重型机械设备的伺服控制。
液压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。
液压伺服系统的工作原理可由图1来说明。
图1所示为一个对管道流量进行连续控制的电液伺服系统。
在大口径流体管道1中，阀板2的转角θ变化会产生节流作用而起到调节流量qT的作用。
阀板转动由液压缸带动齿轮、齿条来实现。
这个系统的输入量是电位器5的给定值x i。
对应给定值x i，有一定的电压输给放大器7，放大器将电压信号转换为电流信号加到伺服阀的电磁线圈上，使阀芯相应地产生一定的开口量x v。
阀开口x v使液压油进入液压缸上腔，推动液压缸向下移动。
液压缸下腔的油液则经伺服阀流回油箱。
液压缸的向下移动，使齿轮、齿条带动阀板产生偏转。
同时，液压缸活塞杆也带动电位器6的触点下移x p。
当x p所对应的电压与x i 所对应的电压相等时，两电压之差为零。
这时，放大器的输出电流亦为零，伺服阀关闭，液压缸带动的阀板停在相应的qT位置。
图1 管道流量（或静压力）的电液伺服系统1—流体管道；2—阀板；3—齿轮、齿条；4—液压缸；5—给定电位器；6—流量传感电位器；7—放大器；8—电液伺服阀在控制系统中，将被控制对象的输出信号回输到系统的输入端，并与给定值进行比较而形成偏差信号以产生对被控对象的控制作用，这种控制形式称之为反馈控制。
反馈信号与给定信号符号相反，即总是形成差值，这种反馈称之为负反馈。
用负反馈产生的偏差信号进行调节，是反馈控制的基本特征。
而对图1所示的实例中，电位器6就是反馈装置，偏差信号就是给定信号电压与反馈信号电压在放大器输入端产生的△u。
以下为液压伺服阀和比例阀的区别，一起来看看：区别一：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；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，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；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。
区别二：电液比例阀与伺服控制系统中的伺服阀相比，性能在某些方面还有一些差距。
但是电液比例阀抗污染能力强，减少了由于污染而造成的工作故障，可以提高液压系统的工作稳定性和可靠性，更适用于工业过程。
区别三：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；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。
液压比例阀：液压比例阀是一种新型的液压控制装置。
在普通压力阀、流量阀和方向阀上，用比例电磁铁替代原有的控制部分，按输入的电气信号连续地、按比例地对油流的压力、流量或方向进行远距离控制。
比例阀一般都具有压力补偿性能，输出压力和流量可以不受负载变化的影响。
伺服阀：液控伺服阀主要是指电液伺服阀，它在接受电气模拟信号后，相应输出调制的流量和压力。
它既是电液转换元件，也是功率放大元件，它能够将小功率的微弱电气输入信号转换为大功率的液压能（流量和压力）输出。
在电液伺服系统中，它将电气部分与液压部分连接起来，实现电液信号的转换与液压放大。
电液伺服阀是电液伺服系统控制的核心。
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五、已知阀控缸动力机构如图，假定：活塞处于中位，忽略缸体质量，液压缸内外泄漏和粘性摩擦影响。
写出该动力机构的基本方程。
（6分）
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第七章液压伺服与比例控制系统基本知识第一节概述液压传动的三个阶段：开关控制、伺服控制和比例控制。
在普通液压传动系统应用中，控制方式无论是采用手动、电磁、电液等形式，还是采用计算机或可编程控制器（PLC），都属于开关式点位控制方式，控制精度和调节性能不高。
狭义上讲，伺服系统是指输出能以一定精度跟随输入的位置控制系统。
目前常把各种机械量（位移、速度和力）的自动控制系统统称为伺服系统。
故液压伺服系统是指以液压为动力的机械量自动控制系统。
系统中信号的传输和控制部分如采用电气，则为电液伺服系统，也属于液压伺服系统的范畴。
和电气伺服系统相比，液压伺服系统具有体积小、重量轻、响应快等优点。
液压伺服控制组成框图（图7－1）指令元件：按要求给出控制信号的器件，如计算机、可编程控制器、指令电位器或其它电器等；检测反馈元件：检测被控制量，给出系统的反馈信号，如各种类型的传感器；比较元件：把具有相同形式和量纲的输入控制信号与反馈信号加以比较，给出偏差信号。
比较元件有时不一定单独存在，而是与指令元件反馈检测元件及放大器组合在一起，由一个结构元件完成；放大、转换和控制元件：将偏差信号放大，并作为能量形式转换（电—液；机—液等），变成液压信号，去控制执行元件（液压缸、液压马达等）运动。
一般是放大器、伺服阀、电液伺服阀等；执行元件：直接对被控对象起作用的元件。
如液压缸、液压马达等；被控对象：液压系统的控制对象，一般是各类负载装置。
按被控制量是否被检测与反馈：开环控制系统，闭环控制系统。
按液压控制元件的不同：阀控系统，泵控系统。
按信号产生和传递方式的不同：机械—液压伺服系统，电气—液压伺服系统。
按被控对象的不同：流量控制，压力控制，位置控制，速度控制，复合控制。
按输入信号的变化规律：定值控制，程序控制，伺服控制。
液压伺服控制系统的优点：系统刚度大、控制精度高、响应速度快，可以快速启动、停止和反向。
缺点：其控制元件（只要是各类伺服阀）和执行元件因为加工精度高，所以价格贵、怕污染，对液压油的要求高。
第一章液压伺服系统
液压伺服系统的工作原理：液压伺服控制的基本原理是：“液压液体动力的反馈控制”。
在这个系统中，以微弱的输入和反馈连接得到的偏差信号，通过液压伺服元件的功率放大作用去控制进入系统的液压能源的大小，使系统的输出能够自动地、快速而精确地复现输入量的变化规律。
液压伺服系统的静态特性：是指在平衡状态下所能保证的灵敏度和工作精度。
分类：按液压控制元件分：1电液比例控制系统，2液压伺服控制系统。
按被控物理量分：1位置控制，2速度控制，3力控制系统，4压力控制系统，5其他控制系统
按动力元件类型分：1阀控液压缸，2阀控液压马达，3泵控液压缸，4泵控液压马达
阀控优点：响应速度快，控制精度高，结构简单。
缺点：效率低
泵控优点；效率高。
缺点：响应速度慢，结构复杂
按系统控制方式：开环和闭环系统
液压伺服系统的动态特性是指：液伺服系统在稳定状态下对正弦信号的输出
需要建立以下方程：•（1）受力平衡方程•（2）流量平衡方程•（3）压力平衡方程•（3）能量平衡方程液压伺服系统在工作过程中，具有以下特点：
（1）液压伺服系统是一个闭环负反馈系统
（2）液压伺服系统是通过偏差来控制机构的动作。
（3）液压伺服系统是一个力或功率的放大系统
第二章液压放大元件
液压放大元件定义:液压放大元件也称液压放大器，是一种以机械运动来控制流体动力的元件。
在液压伺服系
统中，它将输入的机械信号(位移或转角)转换为液压信号(流量、压力)输出，并进行功率放大。
放大元件结构与分类：
1、圆柱滑阀分类（控制性能好）A按进出口通道数分：四通阀、三通阀、二通阀。
B按节流工作边数分：四边阀、双边阀、单边阀C按阀预开口形式分：负开口（优点：密封性好，结构简单。
缺点：由于流量增益又死区，故影响系统稳态误差）、零开口（优：有线性流量增益，缺：加工制造困难）、正开口（开口范围内流量增益大，超出正开口范围，增益降低;灵位压力灵敏度低，泄漏量大，功率损耗大）D按阀芯阀套节流窗口形状分：矩形（窗口面积与阀芯位移成正比，有线性流量增益）、圆形、三角形E按阀芯凸肩数目分：二凸肩、三凸肩、四凸肩
2、喷嘴挡板阀优：制造成本低，移动部件挡板的惯量小，响应速度高。
缺：零位泄漏大
3、射流式控制阀优：清洁度要求不高，抗污能力强，可靠性强。
缺：压力过高容易震动，性能不易预测，容
易产生故障
阀的性化和阀系数：
1、阀流量增益Kq：表示负载压降一定时，单位负载压降增加引起负载流量的变化的大小。
（越大越灵敏）
2、流量—压力系数Kc：表示阀开度一定时，单位负载压降引起的负载流量的变化的大小。
（影响稳定性）
3、阀的压力增益Kp：指Q=0时单位阀位移引起的负载压力变化大小。
（阀对负载的控制能力）
4、Kp=Kq/Kc
5、线性化流量方程：Δql=Kq*ΔXv—Kc*Δpl （零位工作点稳定性最差，增益量最大）
6、理想滑阀:径向间隙为零，工作边锐利的滑阀。
单喷嘴挡板阀工作原理：单喷嘴挡板阀实际是三通阀，只有一条负载通道，控制控制腔，有杆腔与控制腔比较，控制缸的双向运动。
当挡板与喷嘴的间隙间小时，由于可变液阻增大，使控制压力Pc增大，
Pc*Ah > Ps*Ar时，液压缸向上运动。
当挡板与喷嘴间的间隙增大时，由于可变液阻增小，使控制压力Pc减小，Pc*Ah < Ps*Ar时，液压缸向下运动。
第三章液压动力元件
液压动力元件：由液压控制元件和也压执行元件组成。
控制方式：可以是液压控制阀，也可以是伺服变量泵
分类：1阀控液压缸，2阀控液压马达，3泵控液压缸，4泵控液压马达
提高固有频率Wh措施：a,增大液压缸作用面积Ap；b、减少总压缩容积Vt；c、提高油液等效体积弹性模量βe; d、减少活塞上的总等效质量Mt。
提高阻尼比措施： a、采用正开口阀；b、设置旁路泄露通道。
C、增大负载粘性阻尼。
负载匹配定义：根据负载轨迹来进行负载匹配时，只要使动力元件的输出持性曲线能够包围负载轨迹，同时使输出特性曲线与负载轨迹之间的区域尽量小，便认为液压动力元件与负载相匹配。
最佳负载匹配：元件最大输出功率点与负载最大功率点重合，功率得到充分利用，效率高，且阀的流量增益和系统赠增益下降不多。
这种匹配兼顾效率和性能各方面要求，认为是最佳匹配。
何谓液压弹簧刚度？为什么要把液压弹簧刚度理解为动态刚度？
答：液压弹簧刚度，它是液压缸两腔完全封闭由于液体的压缩性所形成的液压弹簧的刚度。
因为液压弹簧刚度是在液压缸两腔完全封闭的情况下推导出来的，实际上由于阀的开度和液压缸的泄露的影响，液压缸不可能完全封
闭，因此在稳态下这个弹簧刚度是不存在的。
但在动态时，在一定的频率范围内泄露来不及起作用，相当于一种封闭状态，因此液压弹簧刚度应理解为动态刚度。
第四章电液伺服阀
电液伺服阀组成：力矩马、液压放大元件、反馈机构
分类：1、按放大级数分：单级、二级、三级电液伺服阀。
2、按前置第一级结构：单喷嘴挡板式、双喷嘴挡板阀式、射流管阀式、射流偏转板式、滑阀式。
3、按主阀反馈量：滑阀位置反馈、负载流量反馈、负载压力反馈
4、按电机械转换元件：动铁式力矩马达、动圈式力马达
5、输出液压信号的不同：电液伺服阀电液流量控制伺服阀和比例流量阀和电液压力控制伺服阀两大类。
伺服放大器功能：1、将电压转换为电流；2、功率放大；3、信号隔离功能
电液伺服阀静态特性：1、负载流量特性2、空载流量特性3、压力特性4、内泄漏特性5、零漂
永磁动铁式力矩马达工作原理：当放大器有信号输入时，产生差动电流，进而产生控制磁通。
当1、3合成磁通大于2、4时，衔铁上产生顺时针方向I电磁力矩，使衔铁绕扭轴顺时针转动。
当扭轴的反转转矩、负载转矩与电磁转矩平衡时，衔铁停止转动。
如果信号电流反向，则电磁力矩也反向。
在转角不大时，产生的电磁力矩的大小与信号电流大小成正比，方向由信号电流方向决定。
永磁动圈式力马达原理：力马达的可动线圈悬置于作气隙中，永久磁铁在工作气隙中形成极化磁通，当控制电流加到线圈上时，线圈就会受到电磁力的作用而运动。
线圈接法 a、单线圈接法：可以减小电感的影响；b、串联接法：额定电流和电控功率小，但易受电源电压变动的影响。
C、并联接法：电控功率小，工作可靠性高，但易受电源电压变动影响。
d、差动接法：不易受电子放大器和电源电压变动的影响，可靠性高。
第五章电液伺服控制系统
滞后校正作用：是通过提高低频段增益，减小系统的稳态误差，或者在保证系统稳态精度的条件下，通过降低系统高频段的增益，以保证系统的稳定性。
2、速度反馈校正作用：提高回路的刚度，减少速度反馈回路的内、外干扰和费线性的影响提高系统的静态精度3、速度和加速度反馈校正作用：同时提高系统的动态性能和静态性能。
4、压力反馈校正作用：提高系统的阻尼比，但会降低系统的静态刚度。
5、动压反馈校正作用：提高系统的阻尼比，且不会降低系统的静态刚度。
第六章电液比例控制阀和放大器
比例放大器：是一个能够对弱电的控制信号进行整形、运算和功率放大的电子控制装置。
电路组成：整流电路，滤波电路，稳压器，分压器。
比例控制放大器：是一种专用的电子装置，用来对比例阀的控制电磁铁提供特定波形的控制电流，并对整个比例阀或系统进行开环或闭环控制。
电液比例控制阀分类：比例压力阀、比例流量阀、比例方向阀
2、比例电磁铁基本结构：控制线圈、倒磁体、衔铁、推杆。
原理略
3、比例电磁铁三种控制类型：力控制型、行程控制型、耐高压双向极化型比例电磁铁
电液比例控制压力阀：1、功能：溢流阀(调压、作安全阀、卸荷)；比例溢流阀（无极调压、卸荷）
原理：输入一I，产生一电磁力，作用于阀芯上，得到一控制压力，其p∝I，I变化，p也变化。
电液比例流量阀分为位置直接反馈，位移—力反馈，位移—电反馈
原理：通过电液比例技术控制阀芯的运动，根据输入信号的大小控制阀口的大小，从而控制流量的
大小。
能实现连续控制，比普通流量阀性能有很大提升。
作用：调节流量。
电液比例与伺服控制# 教科书：
p88、89、90、91、93、94*（双喷嘴）
《液压伺服控制系统》（修订本）王春行编
P165、166、167*(流量反馈)、168
电液伺服阀的传递函数可以简化为： 式中 电液伺服阀的流量增益 电液伺服阀的固有频率 电液伺服阀的阻尼比
1
222
++=∆s s K i Q sv
sv sv sv ωξωsv
K sv ωsv ξ。
