液压伺服与比例(bl)控制系统 多媒体授课系统第一页，共二十三页。第第1 1章章 绪论绪论(xln)(xln)本章摘要液压伺服与比例控制系统的工作原理及组成液压伺服与比例控制的分类介绍(jisho)液压伺服与比例控制系统的优缺点液压伺服与比例控制系统的发展与应用第二页，共二十三页。一、 液压伺服和比例控制系统的工作原理液压伺服控制系统是以液压动力元件(yunjin)作驱动装置所组成的反馈控制系统。在这种系统中，输出量(位移、速度、力等)能够自动地、快速而准确地复现输入量的变化规律。同时。还对输入信号进行功率放大，因此也是一个功率放大装置。1.1 液压伺服控制系统的工作(gngzu)原理及组成如图1-1所示为一机液伺服控制系统。液压泵是系统的能源，它以恒定的压力(yl)向系统供油供油压力(yl)由溢流阀调定。液压动力元件由四边滑阀和液压缸组成。 第三页，共二十三页。滑阀是转换放大元件，它将输入的机械信号(阀芯位移(wiy)转换成液压信号(流量、压力)输出，并加以功率放大。液压缸是执行元件，输入是压力油的流量，输出是运动速度(或位移)。滑阀阀体与液压缸体刚性连结在一起，构成反馈回路。因此，这是个闭环控制系统。第四页，共二十三页。二、采用电压(diny)比较的液压工作台位置控制系统传感器1被控对象传感器2比较元件执行元件放大元件指令元件第五页，共二十三页。控制控制(kngzh)(kngzh)框图框图控制系统组成：被控对象指令(zhlng)元件比较元件指令传感器反馈传感器动力元件（阀、缸）扰扰 动动指令指令电位器电位器反馈反馈电位器电位器伺服阀伺服阀液压能源液压能源I I液液压缸压缸电放大电放大KaKaI IUiE- -电压电压比较比较UPKaKa被控被控工作台工作台X XP P工作台工作台指令Xi液压动力元件放大元件第六页，共二十三页。三、采用电压比较的电动(din dn)工作台位置控制系统传感器1被控对象传感器2比较元件执行元件放大元件指令元件第七页，共二十三页。电动力(dngl)元件控制控制(kngzh)(kngzh)框图框图扰扰 动动指令指令(zhlng)(zhlng)电位器电位器反馈反馈电位器电位器可控硅可控硅电源电源I I电放大电放大KaKaE EUiE- -电压电压比较比较UPKaKa被控被控工作台工作台X XP P工作台工作台指令Xi电机控制系统组成：被控对象指令元件比较元件指令传感器反馈传感器动力元件（可控硅、电机）将液压动力元件（伺服阀、缸）换成电动力元件（可控硅与电动机）第八页，共二十三页。四、采用力比较(bjio)的液压工作台位置控制系统指令传感器K1反馈传感器K2F1F2F1=Xi*K1F2=Xp*K2第九页，共二十三页。比较比较(bjio)(bjio)元件元件1 1K1+K2K1+K2力比较力比较(bjio)(bjio)XiK1K1指令传感器K2K2反馈传感器x xv vDFF1F1- -F2F2伺服阀伺服阀XP第十页，共二十三页。液压动力元件控制控制(kngzh)(kngzh)框图框图 采用(ciyng)力比较方式，用弹簧作为位移-力传感器，以阀芯作为力比较元件。扰扰 动动液液压缸压缸1 1K1+K2K1+K2DF- -力比较力比较(bjio)(bjio)KaKa被控被控工作台工作台X XP P工作台工作台指令XiF1F1F2F2指令指令传感器传感器K1K1指令传感器反馈反馈传感器传感器K2K2反馈传感器伺服阀伺服阀液压能源液压能源x xv v第十一页，共二十三页。五、采用直接(zhji)位置比较的液压工作台位置控制系统指令元件与阀芯相连受控对象与阀套相连Xi=X芯Xp=X套第十二页，共二十三页。阀芯与阀套阀芯阀套直接位置阀芯阀套直接位置(wi zhi)(wi zhi)比较比较Xv- -位置位置(wi zhi)(wi zhi)比较比较XiX芯X套1 1指令与阀连1 1对象与阀套连伺服阀伺服阀XP第十三页，共二十三页。阀芯与阀套控制控制(kngzh)(kngzh)框图框图采用(ciyng)阀芯阀套直较方式扰扰 动动液液压缸压缸Xv- -位置位置(wi zhi)(wi zhi)比较比较KaKa被控被控工作台工作台X XP P工作台工作台指令XiX芯X套1 1指令传感器1 1反馈传感器伺服阀伺服阀第十四页，共二十三页。 图15是泵控式电液速度控制系统的原理图。该系统的液压动力元件由变量泵和液压马达(md)组成，变量泵既是液压能源又是液压控制元件。六、采用(ciyng)容积控制的动力传动系统第十五页，共二十三页。七、计算机液压伺服控制(kngzh)第十六页，共二十三页。五、液压伺服与比例控制系统的组成n 液压伺服与比例控制系统由以下一些基本元件组成：n输入元件：也称指令元件，它给出输入信号(指令信号)加于系统的输入端，是机械的、电气的、气动的等。如靠模、指令电位器或计算机等。n反馈测量元件： 测量系统的输出并转换为反馈信号。这类元件也是多种形式的。各种传感器常作为反馈测量元件。n比较元件： 将反馈信号与输入信号进行比较，给出偏差信号。n放大转换元件： 将偏差信号故大、转换成液压信号(流量或压力)。如伺服放大器、机液伺服阀、电液伺服阀、电液比例阀等。n执行元件： 产生调节动作加于控制对象上，实现调节任务。如液压缸与液压马达等。n控制对象： 被控制的机器设备或物体，即负载。n其它：各种校正(jiozhng)装置，以及不包含在控制回路内的液压能源装置。第十七页，共二十三页。1.2 液压伺服与比例控制的分类(fn li)一、按系统输入信号的变化规律分类n定值控制系统：当系统输入信号为定值时称为(chn wi)定值控制系统。n程序控制系统：系统的输入信号按预先给定的规律变化时，称为程序控制系统n伺服系统：也称随动系统，其输入信号是时间的未知函数，而输出量能够准确、快速地复现输入量的变化规律。第十八页，共二十三页。二、按被控物理量的名称分类 位置伺服控制系统、速度伺服控制系统、其它物理量的控制系统。三、按液压动力元件(yunjin)的控制方式或液压控制元件(yunjin)的形式分类 节流式控制(阀控式)系统：阀控液压缸系统与阀控液压马达系统 容积式控制系统：伺服变量泵系统与伺服变量马达系统。四、按信号传递介质的形式分类 机械液压伺服系统、电气液压伺服系统与气动液压伺服系统等。第十九页，共二十三页。1.3 液压伺服与比例(bl)控制系统的优缺点 （一）、液压伺服控制的优点 (1)液压元件的功率重量比与力矩-惯量比大 可以组成结构紧凑、体积小、重量轻、加速性好的伺服系统。 (2)液压动力元件快速性好，系统响应快。 (3)液压伺服系统抗负载的刚度大，即输出位移受负载变化的影响小，定位准确，控制精度高。（二）、液压伺服控制的缺点 (1) 液压元件，特别是精密的液压控制元件(如电液伺服阀)抗污染能力差，对工作油液的清洁度要求高。 (2) 油温变化时对系统的性能有很大的影响。 (3) 当液压元件的密封设计、制造相使用维护不当时容易引起外漏，造成环境污染(hunjng wrn)。 (4) 液压元件制造精度要求高，成本高。 (5) 液压能源的获得与远距离传输都不如电气系统方便。第二十页，共二十三页。1.4 液压伺服与比例控制系统的发展(fzhn)与应用 液压伺服控制是一 门新兴的科学技术。它不但是液压技术的一个重要分支而且也是控制领域中的一个重要组成部分。 在第一次与第二次世界大战期间及以后，由于(yuy)军事工业的刺激，液压伺服控制因响应快、精度高、功率重量比大等特点而受到特别的重视，特别是近几十年，随着整个工业技术的发展，促使液压伺服与比例控制得到迅速发展，使这门技术元论在元件与系统分面，还是在评论与应用方面都日趋完善与成熟，形成一门新兴的科学技术。 目前，液压伺服系统特别是电液伺服系统已成为武器自动化与工业自动化的一个重要方面。在国防工业与一般工业领域都得到了广泛应用。第二十一页，共二十三页。本门课讲述(jingsh)的内容一、经典系统介绍（共性知识） 动力放大(fngd)l 四边阀l 喷嘴阀l 电动放大 阀控系统容积控制系统二、计算机控制功率放大与物理量电磁阀压力控制系统流量控制系统 仿真建模（matlab/simulink）复杂多变量系统解耦*路径跟踪控制 * 第二十二页，共二十三页。内容(nirng)总结液压伺服与比例控制系统 多媒体授课系统。液压伺服与比例控制系统的发展与应用。液压伺服控制系统是以液压动力元件作驱动 装置所组成的反馈控制系统。在这种系统中，输出量(位移、速度、力等)能够自动地、快速而准确地复现输 入量的变化规律。还对输 入信号进行(jnxng)功率放大，因此也是一个功率放大装置。如图1-1所示为一机液伺服控制系统。五、采用直接位置比较的液压工作台位置控制系统。(4) 液压元件制造精度要求高，成本高第二十三页，共二十三页。