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1、本课程教学内容与学时分配本课程教学内容与学时分配绪绪 论论 （ 2 2 h h）液液 压压 放放 大大 元元 件件 （ 1 10 0h h）液液 压压 动动 力力 机机 构构 （ 8 8 h h）机机 液液 伺伺 服服 系系 统统 （ 2 2 h h）电电 液液 伺伺 服服 阀阀 （ 8 8 h h）电电 液液 伺伺 服服 系系 统统 （ 6 6 h h）实实验验 （ 2 2 h h）教材和参考书目教材和参考书目王春行主编王春行主编液压控制系统液压控制系统北京：机械工北京：机械工业出版社，业出版社，2002 2002 关景泰关景泰机电液控制技术机电液控制技术同济大学出版社同济大学出版社 HEH
2、E梅里特著梅里特著陈燕庆译陈燕庆译液压控制系统液压控制系统北京：科学出版社，北京：科学出版社，1976 1976 李洪仁著李洪仁著液压控制系统液压控制系统北京：国防工业北京：国防工业出版社，出版社，1981 1981 刘长年著刘长年著液压伺服系统的分析与设计液压伺服系统的分析与设计北北京：科学出版社，京：科学出版社，19851985 先修课程：先修课程：流体力学、液压传动、自控原理等流体力学、液压传动、自控原理等相关网站：相关网站：1，http:/ 2，http:/ 考勤、作业、实验：40% 期末考试：60%第第1章章 绪论绪论1.1.1 1.1.1 伺服控制系统的工作原理伺服控制系统的工作原
3、理 液压伺服控制系统是液压伺服控制系统是以液压动力元件作驱动装置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，所组成的反馈控制系统。在这种系统中，输出量输出量（位移、速度、力等）能够自动地、快速而准确（位移、速度、力等）能够自动地、快速而准确地复现地复现输入量输入量的变化规律，与此同时，还对输入的变化规律，与此同时，还对输入信号进行信号进行功率放大功率放大，因此也是一个功率放大装置。，因此也是一个功率放大装置。 输出位移能自动地、快速而准确地复现输入位移输出位移能自动地、快速而准确地复现输入位移变化。变化。原因：原因：阀体与液压缸缸体刚性的连接在一起，构阀体与液压缸缸体刚性的连接
4、在一起，构成了成了负反馈闭环控制系统负反馈闭环控制系统。液压缸的输出位移能。液压缸的输出位移能够连续不断的反馈到阀体上，与滑阀阀芯的输入够连续不断的反馈到阀体上，与滑阀阀芯的输入位移相比较，得出两者之间的偏差，这个偏差就位移相比较，得出两者之间的偏差，这个偏差就是开口量。有开口量就有压力油输入到液压缸，是开口量。有开口量就有压力油输入到液压缸，驱动液压缸运动（减小偏差），直到输入位移与驱动液压缸运动（减小偏差），直到输入位移与输出位移相一致为止。输出位移相一致为止。系统靠系统靠偏差偏差来工作的。来工作的。另一方面，该系统移动阀芯所需的信号功另一方面，该系统移动阀芯所需的信号功率很小，而系统的输
5、出功率可以很大，故率很小，而系统的输出功率可以很大，故也是一个也是一个功率放大装置功率放大装置。液压能的控制是。液压能的控制是靠偏差的大小控制的，因此伺服系统也是靠偏差的大小控制的，因此伺服系统也是一个一个控制液压能源输出控制液压能源输出的装置的装置上图中输出量为上图中输出量为位移位移，故可称为，故可称为位置伺服控制位置伺服控制系统系统。该系统中，该系统中，输入信号输入信号与与反馈信号反馈信号都是由机械构都是由机械构件完成的，故也称为件完成的，故也称为机械液压伺服控制系统机械液压伺服控制系统。液压元件为液压元件为滑阀滑阀，运用节流原理工作，故也称，运用节流原理工作，故也称为为节流式或者阀控式液
6、压伺服系统。节流式或者阀控式液压伺服系统。电液伺服阀作为液压控制元件电液伺服阀作为液压控制元件阀控式电液位置伺服系统阀控式电液位置伺服系统液压马达液压马达变量泵变量泵泵控式电液速度控制系统原理图泵控式电液速度控制系统原理图1.1.2 1.1.2 电液伺服控制系统的组成电液伺服控制系统的组成1 1 输入元件输入元件也称指令元件，可以是机械的、也称指令元件，可以是机械的、电气的、气动的等，如靠模、指令电位器、电气的、气动的等，如靠模、指令电位器、计算器等计算器等2 2 反馈测量元件反馈测量元件各种传感器各种传感器3 3 比较元件比较元件 给出偏差信号给出偏差信号4 4 放大转换元件放大转换元件（机
7、）电液伺服阀（机）电液伺服阀5 5 执行元件执行元件液压缸、液压马达液压缸、液压马达6 6 控制对象控制对象负载负载反反馈馈测测量量元元件件放放大大转转换换元元件件执执行行元元件件1.2 1.2 液压伺服控制的分类液压伺服控制的分类 1 1 按系统输入信号的变化规律分按系统输入信号的变化规律分 定值控制系统定值控制系统输入信号为定值输入信号为定值 程序控制系统程序控制系统输入信号按给定的规律变化输入信号按给定的规律变化 伺服控制系统伺服控制系统输出量能够准确、快速地复输出量能够准确、快速地复 现输入量的变化规律现输入量的变化规律 1.2 1.2 液压伺服控制的分类液压伺服控制的分类( (续续)
8、 )2 2 按被控物理量的名称不同分按被控物理量的名称不同分 位置伺服控制系统位置伺服控制系统 速度伺服控制系统速度伺服控制系统 施力伺服控制系统施力伺服控制系统 其它物理量的控制系统其它物理量的控制系统1.2 1.2 液压伺服控制的分类液压伺服控制的分类( (续续) )3 3 按液压动力元件的控制方式或元件的形式分按液压动力元件的控制方式或元件的形式分 阀控：阀控：响应速度快、控制精度高、结构简单，但响应速度快、控制精度高、结构简单，但效率低效率低泵控：效率高泵控：效率高，响应速度较慢，结构复杂，操作变量机构所，响应速度较慢，结构复杂，操作变量机构所需力较大，需专门的操作机构需力较大，需专门
9、的操作机构1.2 1.2 液压伺服控制的分类液压伺服控制的分类( (续续) )4 4 按信号传递介质的形式分类按信号传递介质的形式分类机液伺服系统机液伺服系统输入信号、反馈信输入信号、反馈信号、比较均用机械部件实现号、比较均用机械部件实现电液伺服系统电液伺服系统均用电子元件实现均用电子元件实现气液压伺服系统气液压伺服系统气动元件实现气动元件实现1.3 1.3 液压伺服控制的优缺点液压伺服控制的优缺点1 1 优点：优点：a. a. 液压元件的液压元件的功率质量比功率质量比和力矩惯量和力矩惯量 比（或力质量比）大比（或力质量比）大体积小，重体积小，重 量轻，加速度性好。量轻，加速度性好。b. b.
10、 液压动力元件快速性好，系统响应快。液压动力元件快速性好，系统响应快。c. c.控制精度高。（液压刚度大，泄露小。）控制精度高。（液压刚度大，泄露小。）d. d. 液压油能兼起润滑剂作用，从而使元件寿液压油能兼起润滑剂作用，从而使元件寿命延长，远比气动系统优越。命延长，远比气动系统优越。1.3 1.3 液压伺服控制的优缺点液压伺服控制的优缺点( (续续) )2 2 缺点：缺点：a. a. 抗污染能力差，对工作油液的清洁度高抗污染能力差，对工作油液的清洁度高b. b. 油液的体积弹性模量随油温和混入的空油液的体积弹性模量随油温和混入的空 气含量而变化气含量而变化c. c. 密封不当，容易引起外漏
11、，造成环境污染密封不当，容易引起外漏，造成环境污染d. d. 精度要求高，成本高精度要求高，成本高e. e. 液压能源获得与远距离传输不如电气系统液压能源获得与远距离传输不如电气系统 1.4 1.4 液压伺服控制的应用液压伺服控制的应用 液压伺服控制是一门新兴的科学技术，是液压伺服控制是一门新兴的科学技术，是液压技术一个分支，也是控制领域的一个分支。液压技术一个分支，也是控制领域的一个分支。 在武器自动化和工业自动化应用的较多。而在武器自动化和工业自动化应用的较多。而今，凡是需要大功率、快速、精确反应的控制系今，凡是需要大功率、快速、精确反应的控制系统，都可以应用液压伺服控制技术统，都可以应用
12、液压伺服控制技术n19401940年，飞机上出现了电液伺服系统，年，飞机上出现了电液伺服系统，坦克装甲车应用机液伺服转向系统。坦克装甲车应用机液伺服转向系统。n19501950年代，出现了快速响应的永磁力矩年代，出现了快速响应的永磁力矩马达拖动滑阀，提高了电液伺服阀的响马达拖动滑阀，提高了电液伺服阀的响应速度。应速度。n19601960年代，干式力矩马达的研制成功，年代，干式力矩马达的研制成功，使得电液伺服阀的性能日趋完善。使得电液伺服阀的性能日趋完善。n随着材料和工艺技术的进步，电液伺服随着材料和工艺技术的进步，电液伺服阀的成本不断降低，性能不断提高，使阀的成本不断降低，性能不断提高，使得电
13、液伺服系统应用更加广泛。但是由得电液伺服系统应用更加广泛。但是由于电液伺服阀对液体的清洁度要求十分于电液伺服阀对液体的清洁度要求十分苛刻，系统效率低、能耗大，综合费用苛刻，系统效率低、能耗大，综合费用还是相当高。由此，一种可靠、价廉、还是相当高。由此，一种可靠、价廉、控制精度和响应速度均能满足工业控制控制精度和响应速度均能满足工业控制需要的电液比例控制技术应运而生，得需要的电液比例控制技术应运而生，得到比电液伺服阀远为广泛的应用。到比电液伺服阀远为广泛的应用。n在军事工业中，用于飞机的操纵系统、雷达在军事工业中，用于飞机的操纵系统、雷达跟踪和舰艇的舵机装置、导弹的位置控制、跟踪和舰艇的舵机装置、导弹的位置控制、坦克火炮的稳定装置等。坦克火炮的稳定装置等。n在民用工业中，用于仿形或者数控机床，船在民用工业中，用于仿形或者数控机床，船舶舵机和消摆系统，冶金方面的钢带跑偏控舶舵机和消摆系统，冶金方面的钢带跑偏控制、张力控制，工程车辆转向系统、汽车的制、张力控制，工程车辆转向系统、汽车的无人驾驶、自动变速、主动悬挂，试验装置无人驾驶、自动变速、主动悬挂，试验装置方面的抗震试验台、材料试验机、道路模拟方面的抗震试验台、材料试验机、道路模拟试验系统等。试验系统等。
