液壓伺服系統(tǒng)的組成_液壓伺服系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

液壓伺服系統(tǒng)是使系統(tǒng)的輸出量，如位移、速度或力等，能自動(dòng)地、快速而準(zhǔn)確地跟隨輸入量的變化而變化，與此同時(shí)，輸出功率被大幅度地放大。液壓伺服系統(tǒng)的工作原理可由圖1來說明 液壓伺服系統(tǒng)以其響應(yīng)速度快、負(fù)載剛度大、控制功率大等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。液壓伺服控制是復(fù)雜的液壓控制方式。液壓伺服系統(tǒng)是一種閉環(huán)液壓控制系統(tǒng)。

本文首先介紹了液壓伺服系統(tǒng)工作原理及組成，其次介紹了液壓伺服系統(tǒng)分類及工作特點(diǎn)，最后介紹了液壓伺服系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，具體的跟隨小編一起來了解一下。

液壓伺服系統(tǒng)工作原理

液壓伺服系統(tǒng)以其響應(yīng)速度快、負(fù)載剛度大、控制功率大等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。

電液伺服系統(tǒng)通過使用電液伺服閥，將小功率的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為大功率的液壓動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)了一些重型機(jī)械設(shè)備的伺服控制。

液壓伺服系統(tǒng)是使系統(tǒng)的輸出量，如位移、速度或力等，能自動(dòng)地、快速而準(zhǔn)確地跟隨輸入量的變化而變化，與此同時(shí)，輸出功率被大幅度地放大。液壓伺服系統(tǒng)的工作原理可由圖1來說明。

圖1所示為一個(gè)對(duì)管道流量進(jìn)行連續(xù)控制的電液伺服系統(tǒng)。在大口徑流體管道1中，閥板2的轉(zhuǎn)角日變化會(huì)產(chǎn)生節(jié)流作用而起到調(diào)節(jié)流量qT的作用。閥板轉(zhuǎn)動(dòng)由液壓缸帶動(dòng)齒輪、齒條來實(shí)現(xiàn)。這個(gè)系統(tǒng)的輸入量是電位器5的給定值Xio對(duì)應(yīng)給定值X，有一定的電壓輸給放大器7，放大器將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)加到伺服閥的電磁線圈上，使閥芯相應(yīng)地產(chǎn)生一定的開口量X.。閥開口x.使液壓油進(jìn)入液壓缸上腔，推動(dòng)液壓缸向下移動(dòng)。液壓缸下腔的油液則經(jīng)伺服閥流回油箱。液壓缸的向下移動(dòng)，使齒輪、齒條帶動(dòng)閥板產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。同時(shí)，液壓缸活塞桿也帶動(dòng)電位器6的觸點(diǎn)下移Xpo當(dāng)x。所對(duì)應(yīng)的電壓與x所對(duì)應(yīng)的電壓相等時(shí)，兩電壓之差為零。這時(shí)，放大器的輸出電流亦為零，伺服閥關(guān)閉，液壓缸帶動(dòng)的閥板停在相應(yīng)的qT位置。

圖1管道流量（或靜壓力）的電液伺服系統(tǒng)

1一流體管道; 2一閥板; 3一齒輪、齒條; 4一液壓缸; 5一給定電位器; 6一流量傳感電位器; 7一放大器; 8一電液伺服閥

在控制系統(tǒng)中，將被控制對(duì)象的輸出信號(hào)回輸?shù)较到y(tǒng)的輸入端，并與給定值進(jìn)行比較而形成偏差信號(hào)以產(chǎn)生對(duì)被控對(duì)象的控制作用，這種控制形式稱之為反饋控制。反饋信號(hào)與給定信號(hào)符號(hào)相反，即總是形成差值，這種反饋稱之為負(fù)反饋。用負(fù)反饋產(chǎn)生的偏差信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，是反饋控制的基本特征。而對(duì)圖1所示的實(shí)例中，電位器6就是反饋裝置，偏差信號(hào)就是給定信號(hào)電壓與反饋信號(hào)電壓在放大器輸入端產(chǎn)生的△u。

圖2給出對(duì)應(yīng)圖1實(shí)例的方框圖?？刂葡到y(tǒng)常用方框圖表示系統(tǒng)各元件之間的聯(lián)系。上圖方框中用文字表示了各元件，后面將介紹方框圖采用數(shù)學(xué)公式的表達(dá)形式。

液壓伺服系統(tǒng)的組成

由上面舉例可見，液壓伺服系統(tǒng)是由以下一些基本元件組成：

輸入元件一一將給定值加于系統(tǒng)的輸入端的元件。該元件可以是機(jī)械的、電氣的、液壓的或者是其它的組合形式。反饋測量元件一-測量系統(tǒng)的輸出量并轉(zhuǎn)換成反饋信號(hào)的元件。各種類形的傳感器常用作反饋測量元件。

比較元件一將輸入信號(hào)與反饋信號(hào)相比較，得出誤差信號(hào)的元件。

放大、能量轉(zhuǎn)換元件一將誤差信 號(hào)放大，并將各種形式的信號(hào)轉(zhuǎn)換成大功率的液壓能量的元件。電氣伺服放大器、電液伺服閥均屬于此類元件;

執(zhí)行元件 將產(chǎn)生調(diào)節(jié)動(dòng)作的液壓能量加于控制對(duì)象上的元件，如液壓缸或液壓馬達(dá)。控制對(duì)象 各類生產(chǎn)設(shè)備，如機(jī)器工作臺(tái)、刀架等。

液壓伺服系統(tǒng)分類

1、按系統(tǒng)輸入信號(hào)的變化規(guī)律分類。定值控制系統(tǒng)，程序控制系統(tǒng)，伺服控制系統(tǒng)

2、按被控物理量的名稱分類。位置伺服控制系統(tǒng)，速度伺服控制系統(tǒng)，力控制系統(tǒng)和其他物理量的控制系統(tǒng)

3、按液壓動(dòng)力元件的控制方式或液壓控制元件的形式分類。節(jié)流式控制系統(tǒng)（閥控制式）和容積式控制（變量泵控制和變量馬達(dá)控制）系統(tǒng)兩大類

4、按信號(hào)傳遞介質(zhì)的形式分類。機(jī)械液壓伺服系統(tǒng)，電氣液壓伺服系統(tǒng)和氣動(dòng)液壓伺服系統(tǒng)

液壓伺服系統(tǒng)的工作特點(diǎn)

（1）在系統(tǒng)的輸出和輸入之間存在反饋連接，從而組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。反饋介質(zhì)可以是機(jī)械的，電氣的、氣動(dòng)的、液壓的或它們的組合形式。

（2）系統(tǒng)的主反饋是負(fù)反饋，即反饋信號(hào)與輸入信號(hào)相反，兩者相比較得偏差信號(hào)控制液壓能源，輸入到液壓元件的能量，使其向減小偏差的方向移動(dòng)，既以偏差來減小偏差。

（3）系統(tǒng)的輸入信號(hào)的功率很小，而系統(tǒng)的輸出功率可以達(dá)到很大。因此它是一個(gè)功率放大裝置，功率放大所需的能量由液壓能源供給，供給能量的控制是根據(jù)伺服系統(tǒng)偏差大小自動(dòng)進(jìn)行的。

液壓伺服系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

液壓伺服系統(tǒng)是從1950年開始出現(xiàn)的，幾十年來獲得了很大的發(fā)展，目前在各種技術(shù)領(lǐng)域里幾乎都廣泛的使用了液壓控制。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作快，換向迅速。就流量——速度的傳遞函數(shù)而言，基本上是一個(gè)固有頻率很大的振蕩環(huán)節(jié)，而且隨著流量的加大和參數(shù)的最佳匹配可以使固有頻率增大到和電液伺服閥的固有頻率相比。電液伺服閥的固有頻率一般在100HZ以上，因而液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的頻率響應(yīng)是很快的，而且易于高速啟動(dòng)、制動(dòng)和換向。與機(jī)電系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相比，固有頻率通常較高。

（2）液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的體積和重量遠(yuǎn)小于相同功率的機(jī)電執(zhí)行機(jī)構(gòu)的體積和重量。因?yàn)殡S著功率的增加液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如閥、液壓缸或馬達(dá)）的體積和重量的增加遠(yuǎn)比機(jī)電執(zhí)行機(jī)構(gòu)增加的慢，這是因?yàn)榍罢咧饕吭龃笠后w流量和壓力來增加功率，雖然動(dòng)力機(jī)構(gòu)的體積和重量也會(huì)因此增加一些，但卻可以采用高強(qiáng)度和輕金屬材料來減少體積和重量。

（3）液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)、抗干擾能力強(qiáng)，特別是低速性能好，而機(jī)電系統(tǒng)的傳遞平穩(wěn)性較差，而且易受到電磁波等各種外干擾的影響。

（4）液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)速范圍廣，功率增益高。

缺點(diǎn)：

（1）液壓信號(hào)傳遞速度慢不易進(jìn)行校正，而電信號(hào)則是按光速來傳遞信息，而且易于綜合和校正。但是電液伺服系統(tǒng)由于在功率級(jí)以前采用了電信號(hào)，因而不存在這一缺點(diǎn)，而且在某種意義講這種系統(tǒng)具備了電、液兩類伺服的優(yōu)點(diǎn)。

（2）液壓伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工精度高，因而成本高。

（3）液體的體積彈性模數(shù)隨溫度和混入油中的空氣含量而變。當(dāng)溫度變化時(shí)對(duì)系統(tǒng)性能有顯著影響。與此相反，溫度對(duì)氣體的體積彈性模數(shù)影響很小，因此對(duì)氣動(dòng)控制系統(tǒng)的工作性能影響不大。溫度對(duì)液體的粘度影響很大，低溫時(shí)摩擦損失增大；高溫時(shí)泄漏增加，并容易產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。

（4）漏油是液壓系統(tǒng)的弱點(diǎn)，它不僅污染環(huán)境，而且容易引發(fā)火災(zāi)。液壓油易受污染，并可造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)堵塞。