液压控制系统复习资料(DOC)

《液压控制系统复习资料(DOC)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液压控制系统复习资料(DOC)（17页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、液压控制系统（电液控制系统）复习资料 及试卷一、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。 汗口尸,咨队|辱轨 ,Z I林I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

2、，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

3、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、

4、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2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）

5、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

6、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

7、，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，巳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

8、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、流量一压力系数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

9、移引起的负载压力变化大小。（阀对负载的控制能力）4、Kp=Kq/Kc5、 线性化流量方程： ql=Kq*A Xv* pl （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。

10、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Be; 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 |P靴增益下降不多。

11、这种匹配兼顾效率和性能各方面要求，认为是最佳匹配。第四章分类：一、电液伺服阀组成：电一机械转换元件、液压放大元件、反馈机构1、按放大级数分：单级、二级、三级电液伺服阀。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。按主阀反馈量：滑阀位置反馈、负载流量反馈、负载压力反馈按电机械转换元件：动铁式力矩马达、动圈式力马达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。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

12、合成磁通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 ，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 ，方向由信号电流方向决定。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。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2、3、4、5、-、大于衡时正比2、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

13、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，通过降系统高频段的增益，以保证系统的稳定性。2、3、4、5、第六章速度反馈校正作用：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。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。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。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。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

14、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、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。评卷人得分20102011学年第二学期三、电液比例流量阀分为位置直接反馈，位移一力反馈，位移一电反馈原理：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。题号一二三总分分数期末考试卷B年级09级 专业机电一体化技

15、术 层次 大专 科目机电液控制技术一、名词解释 (4X5 = 20分)1、液压阻尼比h阻尼就是使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用。通常用液压阻尼系数与液压临界阻尼系数之比，表达液压系统的阻尼大小。2、负载特性负载运动时所需克服的阻力与负载本身的位置、速度及加速度之间的关系。3、分辨率为使电液伺服阀产生流量变化所需的最小电流变化与额定电流之间的百分比。4、流量-压力系数Kc压力-流量曲线的切线斜率，影响系统的阻尼度和刚度。5、颤振信号 为了消除滞环附加的信号，频率是控制信号的3-5倍，幅值选择克服游隙大小即可。二、简答题（4X10 =40分）1、阀控液压马达与泵控液压马达各有什么特点，有什么

16、不同?答：1）泵控液压马达比阀控液压马达的固有频率低。2）泵控液压马达的阻尼比较小，但恒定。3）泵控液压马达的增益和静态速度刚度也比较恒定。4）泵控液压马达的固有频率和阻尼比比较低，动态速度刚度没有阀控好，但泄露系数小，静态速度刚度好，速度控制精度高。总体来说阀控的动态响应性能好于泵控，但泵控液压马达是线性元件，参数比较恒定，容易分析和预测。且泵控液压马达的效率更高。2、电液伺服系统由哪几部分构成，各部分有什么作用？答：电液伺服系统主要有输入电装置、比较放大器、电液伺服阀、液压源、执行元件、检测反馈元件、负载等组成。输入电装置输入控制信号。比较放大器比较输入与反馈信号产生偏差信号并且放大。电液

17、伺服阀将电信号放大转化为液压信号驱动执行元件。执行元件按指令要求驱动负载做功。检测反馈元件检测被控量，产生反馈信号。负载即为被控对象。评卷人得分3、影响？响液压动力执行元件特性的因素有哪些？有什么影如何实现液压动力执行元件与负载的匹配?答:影响液压动力执行元件特性的因素有液压源压力、负载流量大小、液压缸尺寸。影响：1）提高液压源压力，特性曲线形状不变，顶点右移。2）提高流量大小，特性曲线顶点不变，形状变宽。评卷人得分3）提高液压缸活塞面积，顶点右移，形状变窄，功率不变。液压动力执行元件特性曲线包含负载特性曲线，且两曲线在最大功率处有公共切点，即为 液压动力执行元件与负载的最佳匹配。4、液压固有

18、频率有什么意义？提高液压固有频率对系统有什么好处？如何提高系统固有频率？答：液压固有频率是负载惯性与液压缸封闭油腔中液体的压缩性相互作用的结果。它常常是系统的最低频率，它的大小决定着伺服系统的响应速度。提高液压固有频率可以提高系统的响应速度和动态品质。提高方法:1）尽可能使阀靠近液压缸，减少管道体积，使系统油液体积减小到最低。2）选择高 品质液压油，弹性模量尽可能高。3）增加液压系统管道和腔室结构的刚度。三、论述分析题（10+10+20=40分）1、如图所示滑阀，按滑阀分类形式说明它属于什么阀，试分析其工作原理。该阀属于三通的双边阀。当阀芯左移，左边阀口打开，右边阀口关闭，液压缸左腔联通油箱，

19、油腔联通压力油，活塞 向左移动。当阀芯左移，右边阀口打开，左边阀口关闭，液压缸左右腔都与压力油联通，单杆液压缸差 动，活塞向右移动。2、如图所示，步进液压马达，利用步进电机实现液压马达步进，试分析其工作原理。步耕由柯指思整 NF湖蛔将 瓦愤鼻聋渔压又汰|P当输入一个正脉冲信号，步进电机转动一个正步进角，减速齿轮减速后带动滑阀阀芯旋转一 个角度，由于螺杆和反馈螺母作用，使阀芯向左产生一个开口位移，液压马达与液压源联通 转动，同时带动反馈螺母转动，使阀芯向右移，直到阀芯回到原位，油路切断，液压马达停 止转动。同理，当输入一个负脉冲时，液压马达反转。努3、下图为恒张力控制的液压比例控制系统，试说明其

20、工作原理。系统输入给定张力信号，与张力计反馈信号比较产生偏差信号，经电子放大器放大后 加在比例压力阀上控制系统压力，液压马达输出转矩随系统压力变化，带动卷筒产生 张力，张力计检测的张力产生反馈信号，当反馈信号与给定张力信号相等时，消除偏 差，比例压力阀保持压力恒定，达到给定张力。o。o:密封线r:外:不:得 r:答恒溢流量装置由流量计检测溢流量，当溢流量过大时，流量计控制变量泵降低排量，降低流量损失，提高系统效率。20102011学年第二学期题号一二三四总分分数评卷人得分期末考试卷A年级09级 专业机电一体化技术 层次 大专 科目机电液控制技术、名词解释 （3X5 = 15分）1、液压放大元件

21、液压放大元件又可以叫做液压放大器，还叫做功率放大元件。它能够把微小的机械信号 转换成大功率的液压信号（流量和压力）输出。它的性能的优劣对系统的影响很大，因此， 它是液压控制系统的核心和关键。2、液压固有频率液压固有频率是指负载惯性与液压缸封闭油腔中液体的压缩性相互作用。3、动力执行元件按指令规律进行运动，驱动控制对象做功，主要由液压放大元件、执行元件和负载组成。4、电液位置伺服系统评卷人得分指输入量为电信号，输出信号为液压信号，其中再把液压信号转化成滑阀的 位置量信号的控制系统。5、滞环滞环是测量设备输出量与先前输入量顺序有关的一种特性。二、简答题（5X6 =30分）1、什么叫伺服系统？液压伺

22、服系统由哪几部分构成？各部分作用是什么？用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。又称随动系统。在很多情况下，伺服系统专指被控 制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或 转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。液压伺服由以下一些基本元件组成：1、输入元件，也称指令元件，它给出输入信号（指令信号）加于 系统的输入端，是机械的、电气的、气动的等。如靠模、指令电位器或计算机等。2、反馈测量元件，测 量系统的输出并转换为反馈信号。这类元件也是多种形式的。各种传感器常作为反馈测量元件。3、比较 元件，将反馈信号与输入信号进行比较，给出偏差信号。4、放大

23、转换元件，将偏差信号故大、转换 成液压信号（流量或压力）。如伺服放大器、机液伺服阀、电液伺服阀等。5、执行元件，产生调节动 作加于控制对象上，实现调节任务。如液压缸和液压马达等。6、控制对象，被控制的机器设备或物 体，即负载。此外，还可能有各种校正装只，以及不包含在控制回路内的液压能源装置。2、电液伺服系统有哪些校正方法？各有什么特点？o :O :o -: : :密 : : :封-线:外：不得-答-题：O超前校正、滞后校正、速度反馈校正、加速度反馈校正、压力反馈校正、动压反馈校正。超前校正可以提高系统的稳定性与快速性，减小响应超调。滞后校正可以改善系统的稳态精度，但会使系统频宽降低。速度反馈校

24、正可以提高系统的刚度和固有频率，但会使系统开环增益和阻尼比有所下降。加速度反馈校正可以提高系统的阻尼比，同时降低谐振的振幅。压力反馈校正可以提高系统阻尼比和固有频率，但会降低系统的开环增益，系统刚度降低，干扰误差增加。动压反馈校正能提高系统的阻尼比同时不改变系统的刚度。3、说明阀的三个系数的定义及它们对系统的影响，并比较零开口、正开口阀的三个阀系数有什么异同点？阀的三个系数是指阀的流量增益、阀的流量压力系数和阀的压力增益；这三个系数是表征阀静态特性 的三个重要性能参数，它们在确定系统的稳定性、响应特性时非常重要。流量增益直接影响系统的开环 放大系数，因此对系统的稳定性、响应特性和稳态误差有直接

25、的影响。流量压力系数直接影响阀-液压 马达组合的阻尼系数和速度刚性。压力增益标志着阀-液压马达组合起动大惯量或大摩擦负载的能力。正开口四边阀的流量增益增加了一倍；流量压力系数取决与面积梯度，与零开口阀相类似，但正开口阀的流量压力系数比零开口阀的要大，从而增加了系统的阻尼；压力增益值与面积梯度无关，也类似于零开口阀，其值比比零开口阀的要小，即零位附近的刚度差些。.4、为什么说液压阻尼比是一个可变量？低阻尼对液压系统的动态特性有什么影响？圳T如何提高系统的阻尼？这些方法各有什么优缺点？因为阀的流量-压力系数是影响液压阻尼比的重要参数，而阀开口是可变的，流量-压力会随之改变，所以液压阻尼比是一个可变

26、量。低阻尼会使系统的稳定性下降。提高液压阻尼比的方法：设置液压缸管路泄露通道；采用正开口阀；增设阻尼器；采用压力反馈、动 野 垢压反馈或加速度反馈等。采用压力反馈可以提高系统的阻尼比和固有频率，但会降低系统的开环增益，系统刚度降低，11干扰误差增加。动压反馈校正能提高系统的阻尼比同时不改变系统的刚度。加速度反馈校正可以提高系统的阻尼比，同时降低谐振的振幅。5、直流比例电磁体和普通电磁铁相比有什么特点？如何提高直流比例电磁铁的静态性能与动态 性能？比例电磁铁是一种直流电磁铁，但和普通电磁换向阀所用的电磁铁不同。普通电磁换向阀所用的电磁 铁只要求有吸合和断开两个位置。而比例电磁铁则要求吸力（或位移

27、）和输入电流成比例。按比例电 磁铁输出位移的形式，有单向位移式和双向位移式之分。提高直流比例电磁铁的静态性能可以采用改进材料的选择、改进设计制造工艺、在控制信号上叠加颤 振信号，还可以采用带位移电反馈比例电磁铁地方法等。提高直流比例电磁铁的动态性能可以采用较少的线圈匝数和较大的电流值，或在线圈上串联附加电阻 同时提高放大器工作电压，或采用带电流反馈的恒流型放大器，采用电流负反馈，采用衔铁位置电反 馈闭环。三、分析题（4X10 =40分）1、如图，直接反馈二级电液伺服阀，试分析它是如何实现输出阀位移对输入信号之间的反馈。1凯当力矩马达输入信号电流时，假设挡板向左偏离中位X1,喷嘴挡板液压放大器便

28、推动阀芯向左运动，直 到挡板重新回到两喷嘴的中间位置，喷嘴挡板液压放大器才停止工作，此时阀芯已经移动了相应位移Xv，故阀 输出相应流量。2、如图所示，流量调节比例控制液压泵，试分析其如何保证流量按电流比例变化。排量调节变量泵在原动机转速改变和负载压力升高时影响泵的泄露，泵的流量不能保持恒定。以泵的实际 输出流量作为控制目标的变量泵，称为恒流量调节泵。利用比例控制元件实现上述目标时，除了在给定信 号下泵输出相应的恒流量而与负载或转速无关外，还能通过信号的调节使流量按一定规律变化，以适应负 载速度控制的要求。3、下图为电液力伺服系统原理图，试画出其系统方框图，并说明其工作原理。|P-ill -系统

29、工作，指令信号电压作用于系统，液压缸活塞使输出负载力。该力由力传感 器检测并转换为反馈信号电压，与指令电压相比较，得出偏差信号电压，经伺服放大 器放大后输入驱动伺服阀。伺服阀输出与偏差信号成比例的压差作用到液压缸活塞上， 使负载力向着减小误差的方向变化，直到负载力等于指令信号所对应的值为止。4、分析动圈式力马达和动铁式力矩马达的区别，并比较它们在性能使用上的优缺点。1）动铁式力矩马达因磁滞影响而引起的输出位移滞后比动圈式力马达大。2）动圈式力 马达的线性范围比动铁式力矩马达宽。因此，动圈式力马达的工作行程大，而动铁式力 矩马达的工作行程小。3）在同样的惯性下，动铁式力矩马达的输出力矩大，而动圈

30、式 力马达的输出力小。动铁式力矩马达因输出力矩大，支承弹簧刚度可以取得大，使衔 铁组件的固有频率高，而力马达的弹簧刚度小，动圈组件的固有频率低。4）减小工作 气隙的长度可提高动圈式力马达和动铁式力矩马达的灵敏度。但动圈式力马达受动圈 尺寸的限制，而动铁式力矩马达受静不稳定的限制。5）在相同功率情况下，动圈式力 马达比动铁式力矩马达体积大，但动圈式力马达的造价低。四、论述题（15分）电液比例技术是介于普通断通控制与电液伺服控制之间的新型电液控制技术，它结合 了液压能传递较大功率的优越性与电子控制、计算机控制的灵活性，填补了传统开关式液 压控制技术与伺服控制之间的空白，已成为流体传动与控制技术中最富生命力的一个分支， 在最近十年中获得迅猛的发展。请你就学过的知识谈谈自己对电液比例控制技术的理解和 未来发展趋势。（答案从略）