液壓伺服系統(tǒng)的組成_液壓伺服系統(tǒng)的優(yōu)缺點

液壓伺服系統(tǒng)是使系統(tǒng)的輸出量，如位移、速度或力等，能自動地、快速而準確地跟隨輸入量的變化而變化，與此同時，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、負載剛度大、控制功率大等獨特的優(yōu)點在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。液壓伺服控制是復雜的液壓控制方式。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，最后介紹了液壓伺服系統(tǒng)的優(yōu)缺點，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、負載剛度大、控制功率大等獨特的優(yōu)點在工業(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，將小功率的電信號轉(zhuǎn)換為大功率的液壓動力，從而實現(xiàn)了一些重型機械設(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，能自動地、快速而準確地跟隨輸入量的變化而變化，與此同時，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所示為一個對管道流量進行連續(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)動由液壓缸帶動齒輪、齒條來實現(xiàn)。這個系統(tǒng)的輸入量是電位器5的給定值Xio對應(yīng)給定值X，有一定的電壓輸給放大器7，放大器將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號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.使液壓油進入液壓缸上腔，推動液壓缸向下移動。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，使齒輪、齒條帶動閥板產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。同時，液壓缸活塞桿也帶動電位器6的觸點下移Xpo當x。所對應(yīng)的電壓與x所對應(yīng)的電壓相等時，兩電壓之差為零。這時，放大器的輸出電流亦為零，伺服閥關(guān)閉，液壓缸帶動的閥板停在相應(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，將被控制對象的輸出信號回輸?shù)较到y(tǒng)的輸入端，并與給定值進行比較而形成偏差信號以產(chǎn)生對被控對象的控制作用，這種控制形式稱之為反饋控制。反饋信號與給定信號符號相反，即總是形成差值，這種反饋稱之為負反饋。用負反饋產(chǎn)生的偏差信號進行調(diào)節(jié)，是反饋控制的基本特征。而對圖1所示的實例中，電位器6就是反饋裝置，偏差信號就是給定信號電壓與反饋信號電壓在放大器輸入端產(chǎn)生的△u。

圖2給出對應(yīng)圖1實例的方框圖?？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)學公式的表達形式。

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與反饋信號相比較，得出誤差信號的元件。

放大、能量轉(zhuǎn)換元件一將誤差信 號放大，并將各種形式的信號轉(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)動作的液壓能量加于控制對象上的元件，如液壓缸或液壓馬達。控制對象 各類生產(chǎn)設(shè)備，如機器工作臺、刀架等。

液壓伺服系統(tǒng)分類

1、按系統(tǒng)輸入信號的變化規(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控制）系統(tǒng)兩大類

4、按信號傳遞介質(zhì)的形式分類。機械液壓伺服系統(tǒng)，電氣液壓伺服系統(tǒng)和氣動液壓伺服系統(tǒng)

液壓伺服系統(tǒng)的工作特點

（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)可以是機械的，電氣的、氣動的、液壓的或它們的組合形式。

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

（3）系統(tǒng)的輸入信號的功率很小，而系統(tǒng)的輸出功率可以達到很大。因此它是一個功率放大裝置，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)偏差大小自動進行的。

液壓伺服系統(tǒng)的優(yōu)缺點

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：

（1）液壓執(zhí)行機構(gòu)的動作快，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)行機構(gòu)的頻率響應(yīng)是很快的，而且易于高速啟動、制動和換向。與機電系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)相比，固有頻率通常較高。

（2）液壓執(zhí)行機構(gòu)的體積和重量遠小于相同功率的機電執(zhí)行機構(gòu)的體積和重量。因為隨著功率的增加液壓執(zhí)行機構(gòu)（如閥、液壓缸或馬達）的體積和重量的增加遠比機電執(zhí)行機構(gòu)增加的慢，這是因為前者主要靠增大液體流量和壓力來增加功率，雖然動力機構(gòu)的體積和重量也會因此增加一些，但卻可以采用高強度和輕金屬材料來減少體積和重量。

（3）液壓執(zhí)行機構(gòu)傳動平穩(wěn)、抗干擾能力強，特別是低速性能好，而機電系統(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)行機構(gòu)的調(diào)速范圍廣，功率增益高。

缺點：

（1）液壓信號傳遞速度慢不易進行校正，而電信號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)由于在功率級以前采用了電信號，因而不存在這一缺點，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。

（2）液壓伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復雜、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。當溫度變化時對系統(tǒng)性能有顯著影響。與此相反，溫度對氣體的體積彈性模數(shù)影響很小，因此對氣動控制系統(tǒng)的工作性能影響不大。溫度對液體的粘度影響很大，低溫時摩擦損失增大；高溫時泄漏增加，并容易產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。

（4）漏油是液壓系統(tǒng)的弱點，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)行機構(gòu)堵塞。