液压伺服系统第1章

液压伺服系统东北大学机械工程与自动化学院液压与气动技术研究所2007年9月2第一章绪论概念液压伺服系统是以液压动力元件为驱动装置的反馈控制系统。伺服servo,servus随动系统控制系统伺服系统又称为随动系统或跟踪系统，是一种自动控制系统。在这种系统中，执行元件能以一定的精度自动地按照输入信号的变化规律动作。液压伺服系统是由液压元件组成的伺服系统。3第一章绪论一、液压伺服系统的工作原理液压伺服系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动、快速而准确地跟随输入量的变化而变化，与此同时输出功率大幅度地放大。液压伺服系统的工作原理可由下图来说明,图中所示为一个对液压缸速度进行连续控制的电液伺服系统。41.电液速度伺服系统举例5下图是上述速度伺服控制系统的职能方框图。图中一个方框表示一个元件，方框中的文字表明该元件的职能。带有箭头的线段表示元件之间的相互作用，即系统中信号的传递方向。职能方框图明确地表示了系统的组成元件、各元件的职能以及系统中各元件的相互关系。因此，方框图是用来表示自动控制系统工作过程的。速度伺服控制系统方框图62.位置伺服系统举例在大口径流体管道1中，阀板2的转角θ变化会产生节流作用而引起到调节流量的作用。阀板转动由液压缸带动齿轮、齿条来实现。这个系统的输入量是电位器5的给定值7ixixvxvxpxpx对应给定值，有一定的电压输给放大器7，放大器将电压信号转换为电流信号加到伺服阀的电磁线上，使阀芯相应地产生一定的开口量。阀开口使液压油进入液压缸上腔，推动液压缸活塞杆向下移动。液压缸下腔的油液经伺服阀流回油箱。液压缸活塞杆的向下移动，使齿轮、齿条带动阀板产生偏转。同时，液压缸活塞杆也带动电位器6的触点下移。当所对应的电压与所管道流量（或静压力）的电液伺服系统1—流体管道2—阀板3—齿轮齿条4—液压缸5—给定传感器6—流量传感器7—放大器8—电液伺服阀8与所对应的电压相等时，两电压之差为零。这时，放大器的输出电流亦为零，伺服阀关闭，液压缸带动的阀板停在相应的位置。在控制系统中，将被控对象的输出信号反馈到系统输入端，并与给定值进行比较而形成偏差信号以产生对被控信号的控制作用。反馈信号与被控信号相反，即总是形成差值，这种反馈称之为负反馈。用负反馈产生的偏差信号进行调节，是反馈控制的基本特征。而对图10-1所示的实例中，电位器6就是反馈装置，偏差信号就是给定信号电压与反馈信号电压在放大器输入端产生的Δu。该位置控制系统的方框图如下。ixTq伺服系统实例方框图9二、液压伺服系统的组成由上述举例可见，液压伺服系统是由以下一些基本元件组成：输入元件——将给定值加于系统的输入端的元件。该元件可以是机械的、电气的、液压的或者是其它的组合形式。反馈测量元件——测量系统的输出量并转换成反馈信号的元件。各种类型的传感器常用作反馈测量元件。比较元件——将输入信号和反馈测量信号相比较，得出误差信号的元件。放大、能量转换元件——将误差信号放大，并将各种形式的信号转换成大功率的液压能量的元件。10电气伺服放大器、电液伺服阀均属于此类元件。执行元件——将产生调节动作的液压能量加于控制对象上的元件，如液压缸和液压马达。控制对象——各类生产设备，如机器工作台、刀架等。11上述伺服控制系统都是由输入元件、比较元件、放大及转换元件、执行元件、反馈元件和控制对象组成的。实际上，任何一个伺服控制系统都是由这些元件组成的，如图所示。伺服控制系统的组成环节12三、伺服系统的分类和特点伺服系统可以从下面不同的角度加以分类。（1）按输入信号变化规律分类：有定值控制系统、程序控制系统和伺服控制系统三类。当系统输入信号为定值时，称为定值控制系统，其基本任务是提高系统的抗干扰能力。当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。伺服系统也称为随动系统，其输入信号是时间的未知函数，输出量能够准确、迅速地复现输入量的变化规律。（2）按输入信号介质分类：有机液伺服系统、电液伺服系统、气液伺服系统等。（3）按输出物理量分类：有位置伺服系统、速度伺服系统、力（或压力）伺服系统等。在液压伺服系统中还可以按控制元件分为阀控系统和泵控系统两类。在液压传动中，阀控系统应用较多，故本章重点介绍阀控伺服系统。13伺服系统的特点如下：（1）是反馈系统：把输出量的一部分或全部按一定方式回送到输入端，并和输入信号比较，这就是反馈作用。在上例中，反馈电压和给定电压是异号的，即反馈信号不断地抵消输入信号，这就是负反馈。自动控制系统中大多数反馈是负反馈。（2）靠偏差工作：要使执行元件输出一定的力和速度，伺服阀必须有一定的开口量，因此输入和输出之间必须有偏差信号。执行元件运动的结果又试图消除这个误差。但在伺服系统工作的任何时刻都不能完全消除这一偏差，伺服系统正是依靠这一偏差信号进行工作的。（3）是放大系统：执行元件输出的力和功率远远大于输入信号的力和功率。其输出的能量是液压能源供给的。（4）是跟踪系统：液压缸的输出量完全跟踪输入信号的变化。14•冶金：轧机液压厚度自动控制系统带钢跑偏控制系统连续铸钢控制系统•交通：汽车伺服转向飞机舵机•军工：自动火炮系统液压控制系统的应用举例15小结•液压伺服系统的概念、工作原理、组成•液压伺服系统的分类•液压伺服系统的特点16思考题•液压伺服系统与其它控制系统相比有何不同？•举例说明液压伺服系统的应用场合有哪些？•液压伺服系统工作原理是怎样的？•液压伺服系统的组成部分有哪些？