液壓伺服系統(tǒng)控制

1、 液壓伺服控制系統(tǒng)是以液壓動(dòng)力元件作驅(qū)動(dòng)裝液壓伺服控制系統(tǒng)是以液壓動(dòng)力元件作驅(qū)動(dòng)裝 置所組成的反饋控制系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，輸出量置所組成的反饋控制系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，輸出量 ( (位移、速度、力等位移、速度、力等) )能夠自動(dòng)地、快速而準(zhǔn)確地復(fù)能夠自動(dòng)地、快速而準(zhǔn)確地復(fù) 現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律。同時(shí)。還對輸入信號進(jìn)行功現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律。同時(shí)。還對輸入信號進(jìn)行功 率放大，因此也是一個(gè)功率放大裝置。率放大，因此也是一個(gè)功率放大裝置。 滑閥是轉(zhuǎn)換放大元件，它將輸入的機(jī)械信號滑閥是轉(zhuǎn)換放大元件，它將輸入的機(jī)械信號(閥芯位閥芯位 移移)轉(zhuǎn)換成液壓信號轉(zhuǎn)換成液壓信號(流量、壓力流量、壓力)輸出，并加以功率放

2、輸出，并加以功率放 大。液壓缸是執(zhí)行元件，輸入是壓力油的流量，輸出大。液壓缸是執(zhí)行元件，輸入是壓力油的流量，輸出 是運(yùn)動(dòng)速度是運(yùn)動(dòng)速度(或位移或位移)?；y閥體與液壓缸體剛性連結(jié)?；y閥體與液壓缸體剛性連結(jié) 在一起，構(gòu)成反饋回路。因此，這是個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)在一起，構(gòu)成反饋回路。因此，這是個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng) 。 液液壓伺服控制系統(tǒng)方塊圖壓伺服控制系統(tǒng)方塊圖 圖圖1.1 液壓伺服控制系統(tǒng)方塊圖液壓伺服控制系統(tǒng)方塊圖 液壓伺服控制具有下列之特性液壓伺服控制具有下列之特性 開回路與閉回路控制開回路與閉回路控制 圖1.4(a) 傳統(tǒng)之開回路液壓控制系統(tǒng) 傳統(tǒng)點(diǎn)到點(diǎn)閉回路液壓控制系統(tǒng)傳統(tǒng)點(diǎn)到點(diǎn)閉回路液壓控制系統(tǒng)

3、 閉回路液壓伺服機(jī)構(gòu)閉回路液壓伺服機(jī)構(gòu) 圖是泵控式電液速度控制系統(tǒng)的原理圖。該 系統(tǒng)的液壓動(dòng)力元件由變量泵和液壓馬達(dá)組 成，變量泵既是液壓能源又是液壓控制元件。 泵控式電液速度控制系統(tǒng)的工作原理方塊圖 輸入訊號與輸出訊號關(guān)系 液壓伺服位置控制系統(tǒng) 液壓伺服速度控制系統(tǒng) 液壓伺服速度控制系統(tǒng) 微機(jī)液壓伺服控制系統(tǒng) 液壓伺服系統(tǒng)組成 輸入元件 反饋測量元件 比較元件 放大轉(zhuǎn)換元件 執(zhí)行元件 控制對象 伺服控制應(yīng)用實(shí)例伺服控制應(yīng)用實(shí)例 圖圖1.15 1.15 液壓伺服控制之車床靠模加工系統(tǒng)液壓伺服控制之車床靠模加工系統(tǒng) 圖圖1.16 CNC1.16 CNC數(shù)值控制機(jī)臺數(shù)值控制機(jī)臺X X、Y Y軸軸向

4、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軸軸向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 1.17 1.17 射出成型機(jī)射出壓力控制系統(tǒng)射出成型機(jī)射出壓力控制系統(tǒng) 圖圖1.18 1.18 軋鋼厚度控制軋鋼厚度控制 圖圖1.19 1.19 動(dòng)力輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)力輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 1.2 液壓伺服與比例控制的分類 一、按系統(tǒng)輸入信號的變化規(guī)律分類 定值控制系統(tǒng)：當(dāng)系統(tǒng)輸入信號為定值時(shí)稱為定值控 制系統(tǒng)。 程序控制系統(tǒng)：系統(tǒng)的輸入信號按預(yù)先給定的規(guī)律變 化時(shí)，稱為程序控制系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)：也稱隨動(dòng)系統(tǒng)，其輸入信號是時(shí)間的未知 函數(shù)，而輸出量能夠準(zhǔn)確、快速地復(fù)現(xiàn)輸入量的變化 規(guī)律。 二、按被控物理量的名稱分類 位置伺服控制系統(tǒng)、速度伺服控制系統(tǒng)、其它物 理量的控制系

5、統(tǒng)。 三、按液壓動(dòng)力元件的控制方式或液壓控制元件的形 式分類 節(jié)流式控制(閥控式)系統(tǒng)：閥控液壓缸系統(tǒng)與閥 控液壓馬達(dá)系統(tǒng) 容積式控制系統(tǒng)：伺服變量泵系統(tǒng)與伺服變量馬 達(dá)系統(tǒng)。 四、按信號傳遞介質(zhì)的形式分類 機(jī)械液壓伺服系統(tǒng)、電氣液壓伺服系統(tǒng)與氣動(dòng) 液壓伺服系統(tǒng)等。 1.3 液壓伺服與比例控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn) （一）、液壓伺服控制的優(yōu)點(diǎn) (1)液壓元件的功率重量比與力矩-慣量比大 可以 組成結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、加速性好的伺服系統(tǒng)。 (2)液壓動(dòng)力元件快速性好，系統(tǒng)響應(yīng)快。 (3)液壓伺服系統(tǒng)抗負(fù)載的剛度大，即輸出位移受負(fù)載 變化的影響小，定位準(zhǔn)確，控制精度高。 （二）、液壓伺服控制的缺點(diǎn) (

6、1) 液壓元件，特別是精密的液壓控制元件(如電液伺 服閥)抗污染能力差，對工作油液的清潔度要求高。 (2) 油溫變化時(shí)對系統(tǒng)的性能有很大的影響。 (3) 當(dāng)液壓元件的密封設(shè)計(jì)、制造相使用維護(hù)不當(dāng) 時(shí)容易引起外漏，造成環(huán)境污染。 (4) 液壓元件制造精度要求高，成本高。 (5) 液壓能源的獲得與遠(yuǎn)距離傳輸都不如電氣系統(tǒng)方 便。 1.4 液壓伺服與比例控制系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用 液壓伺服控制是一 門新興的科學(xué)技術(shù)。它不但 是液壓技術(shù)的一個(gè)重要分支而且也是控制領(lǐng)域中的 一個(gè)重要組成部分。 在第一次與第二次世界大戰(zhàn)期間及以后，由于軍 事工業(yè)的刺激，液壓伺服控制因響應(yīng)快、精度高、功 率重量比大等特點(diǎn)而受到特別

7、的重視，特別是近幾 十年，隨著整個(gè)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，促使液壓伺服與比 例控制得到迅速發(fā)展，使這門技術(shù)元論在元件與系統(tǒng) 分面，還是在評論與應(yīng)用方面都日趨完善與成熟，形 成一門新興的科學(xué)技術(shù)。 目前，液壓伺服系統(tǒng)特別是電液伺服系統(tǒng)已成為 武器自動(dòng)化與工業(yè)自動(dòng)化的一個(gè)重要方面。在國防工 業(yè)與一般工業(yè)領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。 ABSABS（Anti-Lock Brake SystemAnti-Lock Brake System） 防鎖死煞車系統(tǒng)防鎖死煞車系統(tǒng) 主動(dòng)式懸吊系統(tǒng)主動(dòng)式懸吊系統(tǒng) 船舶操控系統(tǒng)船舶操控系統(tǒng)1 1 船舶操控系統(tǒng)船舶操控系統(tǒng)2 2 飛行操控系統(tǒng)飛行操控系統(tǒng) 液壓伺服系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例液壓伺服

8、系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例 防爆機(jī)器人防爆機(jī)器人 飛彈射控系統(tǒng)飛彈射控系統(tǒng) 太空梭太空梭 3D3D動(dòng)態(tài)模擬器動(dòng)態(tài)模擬器 動(dòng)感電影院動(dòng)感電影院 動(dòng)態(tài)飛行模擬器動(dòng)態(tài)飛行模擬器 手臂式升降平臺手臂式升降平臺 點(diǎn)焊機(jī)器人點(diǎn)焊機(jī)器人 雷射機(jī)械手追蹤系統(tǒng)雷射機(jī)械手追蹤系統(tǒng) 大白天，大白天，還吃飽了就睡還吃飽了就睡 液壓伺服系統(tǒng)組成 輸入元件 反饋測量元件 比較元件 放大轉(zhuǎn)換元件 執(zhí)行元件 控制對象 1.17 1.17 射出成型機(jī)射出壓力控制系統(tǒng)射出成型機(jī)射出壓力控制系統(tǒng) 圖圖1.18 1.18 軋鋼厚度控制軋鋼厚度控制 1.3 液壓伺服與比例控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn) （一）、液壓伺服控制的優(yōu)點(diǎn) (1)液壓元件的功率重量比與力矩-慣量比大 可以 組成結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、加速性好的伺服系統(tǒng)。 (2)液壓動(dòng)力元件快速性好，系統(tǒng)響應(yīng)快。 (3)液壓伺服系統(tǒng)抗負(fù)載的剛度大，即輸出位移受負(fù)載 變化的影響小，定位準(zhǔn)確，控制精度高。 （二）、液壓伺服控制的缺點(diǎn) (1) 液壓元件，特別是精密的液壓控制元件(如電液伺 服閥)抗污染能力差，對工作油液的清潔度要求高。 (2) 油溫變化時(shí)對系統(tǒng)的性能有很大的影響。 (3) 當(dāng)液壓