液压控制系统复习资料(王春行版).doc

一、简略设计应用电液比例阀控制的速度控制回路。画出原理图并加以说明。
该液压控制系统由控制计算机、比例放大器、电液比例方向阀、液压泵、液压缸、基座、负载、位移传感器和，数据采集卡组成，如图1所示。

图1 电液比例阀控制的速度控制回路
液压系统采用定量泵和溢流阀组成的定压供油单元， 用电液比例方向阀在液压缸的进油回路上组成进油节流调速回路，控制活赛的运行速度。位移传感器检测出液压缸活塞杆当前的位移值，经A/D 转换器转换为电压信号，将该电压信号与给定的预期位移电压信号比较得出偏差量，计算机控制系统根据偏差量计算得出控制电压值， 再通过比例放大器转换成相应的电流信号， 由其控制电液比例方向阀阀芯的运动，调节回路流量，从而通过离散的精确位移实现对负载速度的精确调节。
二、说明使用电液闭环控制系统的主要原因。
液压伺服系统体积小、重量轻，控制精度高、响应速度快，输出功率大，信号灵活处理，易于实现各种参量的反馈。另外，伺服系统液压元件的润滑性好、寿命长；调速范围宽、低速稳定性好。闭环误差信号控制则定位更加准确，精度更高。
三、在什么情况下电液伺服阀可以看成震荡环节、惯性环节、比例环节？
在大多数的电液私服系统中，伺服阀的动态响应往往高于动力元件的动态响应。为了简化系统的动态特性分析与设计，伺服阀的传递函数可以进一步简化，一般可以用二阶震荡环节表示。如果伺服阀二阶震荡环节的固有频率高于动力元件的固有频率，伺服阀传递函数还可以用一阶惯性环节表示，当伺服阀的固有频率远远大于动力元件的固有频率，伺服阀可以看成比例环节。
四、在电液私服系统中为什么要增大电气部分的增益，减少液压部分的增益？
在电液伺服控制系统中，开环增益选得越大，则调整误差越小，系统抗干扰能力就越强。但系统增益超过临街回路增益，系统就会失稳。在保持系统稳定性的条件下，得到最大增益。从提高伺服系统位置精度和抗干扰刚度考虑，要求有较高的电气增益KP，因此，液压增益不必太高，只要达到所需要的数值就够了。同时，电气系统增益较液压增益也易于调节，同时成本低。
五、结合实际应用设计应用电液私服控制的位置控制系统。画原理图并加以说明。
设计送料机械手移送机构液压伺服系统工作原理图如图2所示。

图2 送料机械手移送机构液压伺服系统工作原理图
1—液压缸；2、3—液控单向阀；4、13、18—电磁换向阀；5—电液伺服阀；
6、15—压力继电器；
该回路设计具有以下几个特点：
（1）伺服泵站由交流电机、轴向柱塞泵、溢流阀、单向阀、过滤器、蓄能器，压力继电器、压力表、加热器以及冷却回路等组成。泵站同时具备温度、液位等信号的监测、报警功能，自动化程度较高。液压系统的启动、停止、溢流阀的动作、报警、紧急情况处理等由计算机及PLC 协调控制，以保证向伺服系统提供压力稳定的一定流量的液压油。
（2）蓄能器一方面可以储存液压能，系统有多余压力油液时可以储入蓄能器，而当系统需要大流量时蓄能器再向系统放出压力油液；另一方面，可以减小系统的压力冲击。其中，蓄能器7使系统供油稳定，同时更重要的作用是提高伺服阀的相应速度；蓄能器14作为系统的辅助油源，同时起到降低和吸收系统振动和油压脉动的作用。同时蓄能器双截止阀设计也便于拆卸蓄能器。
（3）该液压回路中还应用液压锁，液压锁的作用是避免由于伺服阀零偏和零漂使得系统在未发出指令伺服阀口有微小打开，使得液压缸进行移动。设计中采用两位三通电磁换向阀对液压锁进行操控，安全可靠。
（4）压力继电器通过检测蓄能器压力，向泵出口的远程控制电磁溢流阀发出信号，以控制泵站是否继续向系统提供压力油。为了进一步减小压力脉动，吸收压力冲击，通常在伺服阀前设置惯性小，反应灵敏的蓄能器。

电液比例与伺服控制期末复习题 初步整理（神话）

第一章 一、电液比例与伺服控制分类
1、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。
2、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
3、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
4、按系统控制方式：开环和闭环系统
二、电液比例与伺服控制分类：1指令输入元件，2检测反馈元件，
3比较元件，4放大、转换、控制元件，5也压制性元件，6控制对象
第二章 液压放大元件定义:一种依据对液体的节流原理，已输入机械可控制信号（位移与转角）来控制液压信号输出的元件。
一、放大元件结构与分类 （分类：滑阀、喷嘴挡板阀、射流式控制阀）
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
二、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减少量。（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减少量。（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。
三、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 1、 液压动力元件：由液压控制元件和也压执行元件组成。
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
2、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。
3、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。
4、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。
5、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。
第四章 一、电液伺服阀组成：电—机械转换元件、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。
二、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
三、1、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。
2、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。
3、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 1、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 一、基本内容1、 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
二、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。
三 、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。

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