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1、情境5 电液伺服阀的基本回路 与应用实例 一、基本回路 二、应用实例 一、基本回路 1电液伺服阀的位置控制回路 1）液压缸直线位置控制 当系统由指令电位器输入指令信号后，电液伺服阀2的电气机 械转换器动作，通过液压放大器（先导级和功率级）将能 量转换放大后，液压源的压力油经电液伺服阀2向液压缸3 供油，驱动负载到预定位置，反馈电位器（位置传感器） 检测到的反馈信号与输入指令信号经电子伺服放大器1比 较，使执行器（液压缸）精确运动在所需位置上。 电液伺服阀控制的液压缸直线位置回路 2）液压马达直线位置控制 当系统输入指令信号后，由能量转换放大， 液压源的压力油经电液伺服阀2向液压马达 3供油，齿
2、轮减速器4和丝杠螺母机构5将马 达的回转运动转换为负载的直线运动，位 置传感器检测到的反馈信号与输入指令信 号经电子伺服放大器1比较，使负载精确运 动在所需位置上。 电液伺服阀控制的液压马达直线位置回路 3）液压马达转角位置 控制 采用自整角机组作为角差测量装置（三根线表示定子绕组的 引出线，二根线表示转子绕组的引出线，通过圆心的点划 线表示转轴），输入轴与发送机轴相连，输出轴与接受机 轴相连。 自整角机组检测输入轴和输出轴之间的角差。 并将角差转换为振幅调制波电压信号，经交流放大器放大和 解调器解调后，将交流电压信号转换为直流电压信号； 再经电子伺服功率放大器1放大 ，产生一个差动电流去控制
3、电 液伺服阀2，液压能量放大后， 液压源的压力油经电液伺服阀2 向液压马达3供油，马达通过齿 轮减速器4驱动负载作回转运动 ，经上述反馈信号与输入指令 信号的比较，使负载精确运动 在所需的转角位置上。 2.速度控制回路 1）电液伺服阀控制双向定量液压马达回转速度控制 当系统输入指令信号后，电液伺服阀2的电气机械转换器动 作，通过液压伺服放大器将能量转换放大后，液压源的压 力油经电液伺服阀向双向液压马达3供油，使液压马达驱 动负载以一定转速工作，同时测速电动机4的检测反馈信 号Uf与输入指令信号经电子伺服放大器1比较，得出的误 差信号控制电液伺服阀的阀口开度，从而使执行器（马达 ）转速保持在设定
4、值附近。 2）半闭环式的液压马达速度控制 双向变量液压泵5、双向定量液压马达6及安全溢流阀组7和 补油单向阀组8组成闭式油路，通过改变变量泵5的排量对 液压马达6调速。 而变量泵的排量调节通过电液伺服阀2控制的双杆液压缸3的 位移调节来实现。执行器及负载与电液伺服阀控制的液压 缸之间是开环的。而电液伺服控制是闭环的。 2）半闭环式的液压马达速度控制 当系统输入指令信号后，控制液压源的压力油经电液伺服阀 2向双杆液压缸3供油，使液压缸驱动变量泵的变量机构在 一定位置下工作；同时，位置传感器4的检测反馈信号与 输入指令信号经伺服放大器1比较，得出的误差信号控制 电液伺服阀的阀口开度，从而使变量泵的
5、变量机构即变量 泵的排量保持在设定值附近，最终保证液压马达6在希望 的转速值附近工作。 3.位置、速度双重伺服反馈控制 在上述位置半闭环控制系统中加一速度检测传感器 ，可构成双重伺服反馈全闭环控制系统。 4.力和压力控制回路 图（a）为电液伺服阀的力控制回路， 油源经电液伺服阀2向双杆液压缸3供 油，液压缸产生的作用力施加在负载 上，力传感器4的检测反馈信号与输 入指令信号经伺服放大器1比较，再 通过电液伺服阀控制缸的动作，从而 保持负载受力的基本恒定。 图（b）为维持双杆液压缸两腔压力差 恒定的控制回路，当电液伺服阀2接 受输入指令信号并将信号转换放大后 ，使双杆液压缸3两腔压力差达到某 一
6、设定值。缸内压力变化时，液压缸 近旁所接的压差传感器5的检测反馈 信号与输入指令信号经伺服放大器1 比较，再通过电液伺服阀控制缸的动 作，从而保持液压缸两腔压差的基本 恒定。 5.液压缸同步控制回路 分流阀6用于粗略同步控制，再 用电液伺服阀5根据位置误差 检测差动变压器3的反馈信号 进行旁路放油，实现精确的 同步控制。 该回路同步精度高（达0.2mm ），可自动消除两缸位置误 差，伺服阀出现故障时仍可 实现粗略同步。伺服阀可采 用小流量阀实现放油，但成 本较高，效率低，适用于局 部精度要求高的场合。 用电液伺服阀跟踪的液压缸同步控制回路。电液伺 服阀1控制阀口开度，输出一个与换向阀2相同的
7、流量，使两个液压缸获得双向同步运动，该回路 同步精度高，但价格较高。适用于两液压缸相隔 较远，又要求同步精度很高的场合。 图是电液伺服阀配流的同步 控制回路，电液伺服阀2 根据位移传感器4和5的 反馈信号持续的调整阀口 开度，控制两个液压缸的 输入或输出流量，使它们 获得双向同步运动。 二、伺服控制系统应用实例 1、卷取机跑偏伺服控制系统 在带钢生产中，由于张力不适当或波动大，辊系不平行、钢 带厚度不均等原因，会引起跑偏，跑偏控制系统的功用在 于使机组钢带定位并自动卷齐，以免带边跑偏过大撞坏设 备或断带停产。有利于中间多道工序生产，减少带边剪切 量而提高成品率，成品整齐，便于包装、运输和使用。
8、 常见的带钢跑偏控制系统之一为光电液伺服控制系统，通过 执行器控制卷取机（图1-37）的位移，使其跟踪带钢的偏 移，从而使钢卷卷齐。 因此，该控制系统为位置伺服系统 ，由于被检测的是连续运动着的带 钢边缘偏移量，故位置传感器使用 非接触式的光电位置检测元件。与 气液伺服跑偏控制系统相比，电液 伺服系统的优点是信号传输快，电 反馈和校正方便，光电检测器的开 口可达1m左右，并可直接方便的装 于卷取机旁。 图为电液伺服系统原理，系统 的油源为定量液压泵1供油 的恒压源，油源压力由溢流 阀2设定。系统的执行器为 电液伺服阀控制的辅助液压 缸12和移动液压缸13，缸12 用于驱动光电检测器17和前 进
9、与退回，以免卷完一卷钢 带时，带钢尾部撞坏检测器 ，缸13为主液压缸，用于驱 动卷筒15作直线运动实现跑 偏控制。 检测器缸12用于剪切前将检测 器退回，带钢引入卷取机钳 口，为了开始卷取前检测器 能自动对位，即让光电管的 中心自动对准带钢边缘，检 测器缸也由伺服阀控制，检 测器推出和自动对位时，卷 取机移动缸13应不动，自动 卷齐时，检测器缸12应固定 ，为此采用了两套可控液压 锁（分别由液控单向阀8、9 和10、11组成），液压锁由 三位四通电磁换向阀6控制 。 2、机械手手臂伸缩电液伺服系统 手臂移动的行程决定于脉冲的数量，速度 决定于脉冲的频率。 3、钢带张力伺服控制系统 在带钢生产过
10、程中，要求 控制带钢的张力。 牵引辊2牵引带钢移动，加 载装置8使带钢保持一定 的张力。当张力由于某 种干扰发生波动，通过 设置在转向辊 轴承上的 力传感器5检测带钢的张 力，并和给定值进行比 较，得到偏差值，通过 电放大器9放大后，控制 电液伺服阀7，进而控制 输入液压缸1的流量，驱 动浮动辊6来调节张力， 使张力回复到原来给定 之值。 4、计算机机电液控制技术 随着电子技术和计算机控制技术的日益发展 ，液压技术也日益朝着智能化方向迈进， 计算机电液控制技术是计算机控制技术与 液压传动技术相结合的产物。 这种控制系统除常规的液压传动系统外，通 常还有数据采集装置、信号隔离和功率放 大电路、驱
11、动电路、电机械转换器、主 控制器（微型计算机或单片微机）及相关 的键盘及显示器等。 这种系统一般是以稳定输出（力、转矩、转速、速 度）为目的，构成了从输出到输入的闭环控制系 统。是一个涉及传感技术、计算机控制技术、信 号处理技术、机械传动技术等技术的机电一体化 系统，这种控制系统操作简单，人机对话方便； 系统功能强，可以实现多功能控制；通过软件编 制可以实现不同的算法，且较易实时控制和在线 检测。 以泵容积调速系统的计算机控制为例，讲述计算机 电液控制系统的组成及工作原理。 泵控液压马达容积调速系统由于具有功率大、效率高 等优点而得到广泛的应用，但由于液压系统的工作 参数（如流量、温度等）的严重时变，而又使其输 出的参数（转速、转矩等）不稳定，系统的静态性 能和动态品质较差。 实例：泵控液压马达容积调速系统的组成 如图所示的泵控容 积调速计算机控制 系统以单片机MCS- 51作为主控单元， 对其输出量进行检 测、控制。 输入接口电路，经A/D转换后反馈输入主控单元， 主控单元按一定控制策略对其进行运算后经输出 接口和接口电路，送到步进电机，由步进电机驱 动机械传动装置，从而控制伺服变量泵的斜盘位 置，调整液压泵的输出参数，从而保证液压马达 的输出稳定在一定的数值上。
