液压伺服控制系统研究现状的分析

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69 科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION随着经济的发展和社会的繁荣,我国民航产业每年都以超过10%的增速快速增长,现已成为世界第二大民用航空市场。但作为航空大国,我国在大型民用飞机液压系统的研制方面却是刚刚起步,从元件级到系统级基本由国外供应商垄断,国内市场的供给量与巨大的需求极不匹配。研制高效可靠的大型民用飞机液压系统,不仅可以在产品层级上为飞机减轻重量,提高安全性和效率,还可带动诸如新材料、电子、能源、精密制造等一系列相关的高新技术产业的发展,关系到整个国家航空系统集成能力的提高。

1 液压系统的定义及组成按照ATA100(航空产品技术资料编写规范)的定义,民机液压系统是指使液压油在压力下供至公共点以便再行分配到其它规定系统的部件和零件。民用飞机液压系统按功能可分为液压能源系统和工作回路两个部分。液压能源系统为飞机上所有使用液压驱动的活动部位提供液压能源,并保证卸荷与散热等方面的要求。液压能源系统主要由泵源、能量转换装置、油箱、控制阀、管路及指示系统等组成。

2 典型民机液压系统技术现状波音和空客是目前世界民航市场上两大巨头,均有多款产品在市场上获得巨大成功,具有极高的研究价值。2.1 波音飞机液压系统的特点波音公司的发展基本涵盖了整个民航发展历史,期间推出的多款机型均可代表不同时期民机液压系统的设计理念和先进技术。表1展示了波音各机型液压系统泵源配置的变化历程。该文选取其主流机型波音737和先进机型波音787进行详细分析。2.1.1 波音737液压系统波音737是波音公司研制的中短程客机,是世界航空史上最成功的民航客机。B737飞机拥有A、B和备份3套独立的液压系统,工作压力为3000psi。其中A、B系统为常规系统,在飞行过程中总是处于工作状态,为飞控、襟/缝翼、起落架和机轮刹车等提供动力,备用系统只在必要时才启用,仅为方向舵、反推和前缘装置提供动力。

Ｈｖｄｒａｕｌｉｃｓ　Ｐｎｅｕｍａｔｉｃｓ＆Ｓｅａｌｓ／Ｎｏ．１０．２０１２　

多轴控制功能的液压伺服系统　

的开发和应用研究　

钱伟春　，沙　莎　，忻伟峰　

（１．上海中冶技术工程有限公司，上海２００２３３；２．上海第二工业大学，上海２０１２０９）　

摘　要：针对现代工业生产过程中日益苛刻的控制要求，开发了一种基于柔性控制器架构的液压伺服系统。采用现场总线方式能够处　理复杂的多轴功能，实现快速精确的闭环控制，并构筑了开放式软件平台，提供完整的编程、调试、模拟、参数化、可视化和跟踪功能。该　

系统应用在国内某著名钢铁厂烧结机的布料控制上，实现了对扇形闸门和微调闸门（由７组液压缸联轴驱动）开度的真正的精确闭环　控制。自２００８年初投产以来的正常运行表明：该系统具有较好的稳定性和可操作性，并由于其信号处理灵活、控制结构柔性的特点而　

在不同的工程领域有着更为广泛的应用前景。　关键词：液压伺服系统；多轴控制；烧结机；布料闸门开度　中图分类号：ＴＨ１３７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—０８１３（２０１２）１０—００２１—０４　

Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ａｐｐｈｃａｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｓｅｒｖｏ　

Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｗｉｔｈ　Ｍｕｌｔｉ——ａｘｉｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　

ＱＩＡＮ　Ｗｅｉ—ｃｈｕｎ　，ＳＨＡ　Ｓｈａ　，ＸＩＮ　Ｗｅｉ－ｆｅｎｄ　

（１．Ｓｈａｎｇｈａｉ　ＣＭＩ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２３３，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｓｅｃｏｎｄ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１２０９，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｍｅｅｔ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ　ｓｔｒｉｎｇｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ｍｏｄｅｍ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ａ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｓｅｒｖｏ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｗａｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅ　ｆａｓｔ　ａｎｄ　ａｃｃｕｒａｔｅ　ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｍｕｌｔｉ－ａｘｉｓ　ｍｏｔｉｏｎ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｂｕｓ　ｗａｙ　ｗａｓ　ｒｅａｌｉｚｅｄ，ａｎｄ　ａｎ　ｏｐｅｎ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｗｉｔｃｈ　ｃａｎ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ，ｄｅｂｕｇｇｉｎｇ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，　ｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ａ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｇａｔｅ　ｆｏｒ　ａ　ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｉｎ　ａ　

0 000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。

0 000

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，

设计研究汽车实用技术

ＡＵＴＯＭＯＢＩＬＥＡＰＰＬＩＥＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１４年第３期

２０１４Ｎ０．３

基于辛普森电控系统的液压控制油路的分析研究

邢帅，张琦

（德州学院汽车工程学院，德州２５３０２３）

摘要：通过汽车自动变速器的国内外现状的研究得出：我国在汽车自动变速器传动技术上严重

缺乏其设计与研究开发能力以及一整套完整的分析方法和设计理论。本文以液压控制现代４ＡＴ自

动变速器液压回路分析为基础，对辛普森自动变速器四个挡位的液压油路进行测绘，分析其原理

及其各种阀在当中起到的作用，为后期的设计工作奠定坚实的基础。

关键词：汽车，Ｉ自动变速器；液压：换挡机理

中国分类号：Ｕ４６３．２２文献标识码：Ａ文章编号：１６７１—７９８８（２０１４）０３—７６—０４

ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｏｉｌｃｉｒｃｕｉｔｏｆＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄ

ｂｙＨｙｄｒａｕｌｉｃ

ｐｒｅｓｓｕｒｅｂａｓｅｄ

ｏｎＳｉｍｐｓｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｎｔｒｏｌ

Ｓｙｓｔｅｍ

ＸｉｎｇＳｈｕａｉ，ＺｈａｎｇＱｉ

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤｅｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｈａｎｄｏｎｇＤｅｚｈｏｕ２５３０２３）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄ

ｆｏｒｅｉｇｎｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｉｔｃａｎ

ｂｅａｃｑｕｉｒｅｄｔｈａｔｄｒｉｖｅ

ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｉｎ

ｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙｈａｖｅａｓｅｒｉｏｕｓｌａｃｋｏｆｉｔｓ

ｄｅｓｉｇｎ，ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄ

ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｂｉｌｉｔｙ，ａｓｗｅｌｌ

ａｓａｃｏｍｐｌｅｔｅａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄａｎｄ

ｄｅｓｉｇｎｔｈｅｏｒｙ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ

ＡｎａｌｙｓｉｓｏｉｌｃｉｒｃｕｉｔｏｆｆｏｕｒＡＴＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄ