液压控制系统(李洪人)是最经典的液压伺服控制书之一，学液压和液压有关的人必看的一本书籍！
第二章液压动力机构…… §Ⅰ阀液压缸 动力机构的基本方程… 阀控液压缸的方块图信号流图………… 阀控液压缸的传逸两数和状态方礼……… ……“…t……………6了 四、主娶性能参薮分析…………… 五、頻率响成…………………………………… §2阀控液压马达………………… §3三阀控制波压缸… §!泵控液压马达……………………………………………………………… §5结构柔度的影响……………………………… 负载型 ‘平4+守+曾 .1卜卜■t中d日d自■■■ 基本方程式和传递函数……………… 、铵迹数的简化形式 叫、频率响应主要性能参数分析… §6动力机构的非线性………………… ■b■ !3 、阚的非线性特性对动力机构特性的影响……………………… 、阵伦摩擦和笭价粘性阻尼比………∵…………… …………} §7动方机构中的庄力冲击和气穴 …/5 劲力机构屮的E力冲击〈压力变)… 二,劬力机构中的气穴……… 第三章电液伺服阚……… §L电液何服阀的分类及工作原理…… P 4 41日4卩鲁b|dmq 单级巾蒞冋服闼 两级电湫何服阀*…… 三、三缏电液侗服阀… 冒 §2.永磁力矩马达………… 冒.平Lp■自b罪·即m 动铁式丿矩马达……………………… 动图式力马达 ·■···◆自自■即即A通4■■P山◆甲·甲!:·::··;:qI*daa;;aaa 4f△ §3单级电液伺服阀……… ··『『甲·看·日·4·p4s4as;‘4a 动铁式单级伺服… 中中d山曲 -4 、动閣式单何服阀 ·自,·平1·自看 身LIpt上 bhinga画 §4力反馈两级电液伺服阀 …··52 、方块图及传递函数…………………………,… /5 、定冼则及念数造每…,…… 了6 力反馈两级阀的静态方程 門、举例…………………, 五、小结 铲学日.4“手pP即帽唱1中中中卧温a4‘d;·“ T··+,,·",.······4占:·P·‘++,,, §5两级滑阀式电液何服阀…………………… 平·『曹·日自‘·P甲4 动图式两級滑阙电液伺服阀的方块图…,…,…,,… afIii44id ……/f 传递函数及稳定蚓…………………, §6电液压力控制伺服阀 1··44aF6 、静态分析……… 62 、动悫分栌 §7伺服阀的性能及其规格逊择… 16 §8电液伺服阔的试验力法………………… ·7了 算四童电气元件 76 §1检测元件…… ····76 旋转变压器……… 76 整角机… 电位计测量差角 ■■4 凹、测速发电机… 五、力传感器……………………… 5 §2调节器… 、比例调背器………………………… “.: ·86 、积分调节器 41晶k上d甲=i甲甲ap甲 d +i b ,89 、比例积分调节器……………… 9 四、分调节器………… 五、比例积分微分调节器 六、惯性调节器………………………… 了 、数发生器……………… 83何服放大器…… .44‘4·4‘·+4 (95 间服放大器的用途及种类 ■罗·平·1■督身■中·看 二,线性何服放大器 通量■首画正日▲ --=---- 二、积分伺服放大器……… 199 算五章电液位置伺服系统… 99 §1系统的组成与方块图 11▲■雪 ……………/99 §2系统的频率响应与瞬态响应分析…… 开环频响娅和稳定性分柱…………… 闭环频率响应…t 、系统的骅态响应· 4:限即看卜4“ 2!t ,计箅举例………………………………………………… s3稳态误差分析…………………………… 、系统的稳态误差………………… 、泵统的静态误差 l哪香 si ir e15 计算举例………… 26 §4與液压位置伺服系统献特獻及设计原则…… 液压位骨何服系统(末经校正)的特点 ey 、液压位置何服系统的设计…………… 220 双增益位置问服系统 导q· 2724 §5具有弹性负载的位置伺服系统…………………… 系统的传递函数和博德图 不 二、具有弹整狼载时液压位性服系统的特点… 三、流量补偿………………… 229 §6液压何服系统的常用校正方法……… 1.232 、滞后正……………-…-…;…-……;…………………;" 、滞后一超前校正………………………… 加速度和速度负反儕校配 :239 四.压力反馈和动压反键校正… §7动力机构的参数选择及系统简要设计步骤 55 、动力机拘的参数选择…… ·日q号甲:s14b44 k& btaa+4 二系统简嬰设计步涤… 第大章机械液医伺服系統…… §1典型机液何服系统的分析与设计… 265 §2机液何服系统的枝正方法 阻尼器 ■d “·”414B4 二、相位渦后的液压校正元件…… 甲口 269 三、相超前的液压校正元件 ………………………………………270 四、超前茯止的机械网络……… p■鲁■14 五、滞后校正的杌网络……………………… 1中自:·1...4日4+a‘·;甲甲备4画4H4导· ………"P72 六、滞后“超前校正的机械网络 qL,即,即自自m》mD4D 液压继动器的校正……4 s3液压仿型刀架………… ………………………!27J5 、液压仿型刀梨的组成及其工作原理……………… ……""……!…"!276 二、液压仿型刀架的稳定性校验 戒压仿型刀架的稳态误差计算 4·::·1 ■鲁 丌。举例… 平P2y §4液压力矩放大器………… ·● 、液坛力矩放大器的组成及其工作原理 ·,自1·平平甲■■日■4命4Bb Lund 二,液压力矩放大器的方块图及其传递数……………… ···.,··目血由:早11“■幽“1甲4ad 液压力矩放大器稳定性校验 282 第七章电液速庄控制系统 ▲平‘曾t“警41如dbap d萨d■■■ ”…"··24 §1速度控制系统的组成及控制方式… "·…··.24 §2速度控制系统的分析与校正 25 、速度控制系统的方块图、传递函数和博德图 ………………出5 二、速度控制回路的校正 甲■I4I 286 举 例…………"…………… 28E §3速度控制系统设计示例………………… 1日·■中4··q自■p画 290 算八章憓液力控刹系统… 申看···↓事I■+■古dt 中d命 °·299 §1驱动力控制系统 单由度驱力控制系统 ·鲁· _:·1“甲+4“"如Dad 、双自由度驱动力控制系统… 唱■1▲aa“子号+ 三、匠力控制系统………… "……30 307 §2负载力控制系统 ···.·,.··日·日甲日4·甲甲4画 3加载系统的组成及作原理…… ◆p e arar 3LI 正开口何服娜载原理…::1 二、3开口伺服阀载原理……… ·3!3 §4加载系统的方块图砭传递函数 ·.、···· ·· §5加载系统设计要点…… 基本设计理论…………………………………115 加就系统设计步骤………… 三、加载系统的设计序……… 四、设计例………………………………”……………"……… 平t■, ··!.,j24 第九章液压控制系统中的非线性 s1排线性系统的特征及分析方法筒介… …“!27 §2饱和与死区特性对系统稳定性的影响…… …………………………} 、他和特怃…………… 3? 二、死区特性…………… §3非线性增益特州 一、兼有饱租及死区的线性………………………………… 二、上懋增益非线性…,…………"…"……………………“… 333 惑4游隙和磁环特性…… 334 、游漿特性………… 334r 二、磁环特性………………… 4中pF中qqP卜匪1·日P导4p·中自鲁 §5摩擦非线性……… 一、惯性力起主孕作用的情况 …+!归 一、粘性力起主导作用的情况…………………………… r!s···"·"·!=··:·'! 弹質力起主导作用的情况 §6液压控制系统中常见的振荡现象及振荡原因判别 探登产生持振荡的原因…………………………… 、液压控制系统中常见的振荡现象……………… 4甲中甲目中:中:P+P1 算十章电液控制系统的测试与调翦… 甲·甲p 352 F1电液控制系统的调整…… 、反馈枇性的判断…… 日日『1日1日十·qP.中目目自目P自卓1甲1甲}即吾■414}■■b1 ∴、增益调整…………………………………………………………………………….352 三、颤动调擦 1·■···1自『··F等 四、闯和放人器零 日目■目+■4甲备4_44命4啦萨q4 卡dd◆4 中曹 五、局鄙反钡调 ·甲q■F号目‘卜面罩击4丰p命p电4日4ppq14p4 §2电液控制系统测试…………………………………………………353 、频率城方法 ■■.日吾日甲4■备即bb一4m即P辛 二、献同域方法…"·∵"…………………, ·?曾·,,!· 355 随机线方法…………………”"…………………… 4嚼4■4郾画 四、阶跃响应与传递函激关系…… 中甲唱甲1甲:4bd新中卩“q:: …37 §3电液控制系统的维护要点 .4…4·++t 、十种污染故障来源…………… 、洗方法… d十十中q t·:4: …………“…““ 三、定期维护…………………………………9 绪论 液压挖制是液压技术領域的重要分支。近二十年来,许多工业部门和技术领域对高响 应、高精度,高功率-重量比和大功率的液压控制系统的需要不断扩大,促使液压控閘技 术迅速发展。特别是反馈控制技术在液压裝置中然应用、电子技术与液压拔术的结合,使 这门技术不论在元件和系统方面、理论与应用方而都日趋完善和成熟,并形成为一门学科, 成为液压技术的重要发展方向之一。目前液压控制技术已经住许多部门得到广泛应用,诸 如冶金、机椃等工业部门,飞机、船舶交通部门,航笠航天技术,海洋技术,近代科学试 验装置乃武器控制等。 我国于五十年代开始液压伺服元件和系统的研究作,现在C生产几种系列电液服 阀产品,液压控制系统也在越来越多的部门得到了成功的应用。随着剧民经济的发展,液 压控制技术会在更多的部门为实现我函四个现代化的宏伟目标而发挥更大作用 §1液压控制系统的工作原理 一、液压传动与液压檀制系统 图0-1所示为液压传动系统——节流调速系统。图中若电磁铁b通电,液压油经单向 阀谜入活睾杆恻,活塞向左快速运动,其速度液泵的流量决定。当电磁铁通电耐, 活塞阿右运动,回汕流量受调速阀控制,改变调速阚的开口即可调节活塞的速度。调速阀 其有压力补偿或湿度补偿作用,可使流经调速]的流量不受负载波功或者温度变化的影响 但它不能补偿液压缸和单向阀等元件的内蹒,所以当负载增加时,因漏损的增加会使系统 速度减慢。 匚 工作台 调速阀 乙电磁换向网 图0-1流调速回路 f109790 图0-2所示为带电液饲服阀的调速系统。若负载不变,电液何服阀的输出流量正比于 输入电流(阌开口正比于电流)方向则取决于电流的极性。通过改变电控信号的大小和 方向很容易实现速度节。但→般 的伺服没有压力补偿作用,在变 工台 动负载作用下,它的性能比一般调 速阀还差。当负载力、摩撚和温度 变化时,系统的速度将随之而变。 p 图0-3所示为电液闭环速度控 制系统。它是在图0-2.基础上增 加两个元件构成的,一个是反馈传 问网 感器——测速发电机,它产生止比 力马达 电控信写 于实际速度约反馈电压,另一个是 伺服放大器,它把控制信号与反馈 图0-2带低服個开环回路 信号的差值(偏差信号)放大并输入给电液服阀。为表示系统的组成和说明其工作原理, 可根据图0-3a绘制系统联理方块图,见图-3b。系统的工作过程简述如下 工怍台 速机 惠度反馈 指电位器 何阀 功 攻大器 积升 电反饺 放大器 伺服放大警 魁点 控制差 优 电位 取电「家算液缸 [要 作台 轴出道就 反信号 恻速机 b 图0-3 σ〕闭妚速虞控制系统」b)速度控制系统方块图。 系统在控制信号作用下的调节过程当控制电压调高附,偏差信号增大,电液伺服阌 的输入电流增加,阀开口增大,伺服输出流量增加,工作台增速。这时测速机的反馈电 压也相应增加,使偏差信号减小,直到反馈电压与控制电压相接近时为止,这时工作合的 速度便增大到与控制电压相适应的数值。若要求工作台速度降低,只需将控制电压调低, 工作过程相反。总之通过调节控制信号的大小和方向,就可以实现无级连续的控制负载速 度的日的。 系统在负载扰动作用下的调节过程锼如外负载力增加,因内漏增大工作台迩度减 慢,速机出电压降低,使偏差信号增大。同样,通过增大伺服阀流量来控制工作台速 度新达到给定值。反之,若负减小,调过程相反。 比锬以上三个系统可见,前两个系统对被控制量不进打检测,没有反馈作用,当控制 结果与希望值不一致时无修正舶力,故称为开环系统。图-3所示系统引入反馈回路,即 用反馈传感器检测被控制量并与控制量进行比较得出偏差信号,再用该偏差信号控制系统 运动,最后使偏差保持在尽可能小的范围内,从而实现被控制量按控制信号的给定规律变 化的控制目的。并且不管什么样的干扰(外负载力、温度、参数变化等)使被控制量的实 际值编离希望值酎,趙过系统的挖制作用都可消除偏差或限制在所要求的度以内。该系 统称为反馈控制系统。 〓、液压控制系统的组成 木书所研究的液压控制系统是指具有液压动力机构的反使控制系统。不管系统多么复 东,它都是由一些基本元件组成的,见图0-4。这些茶本元件有 1.指令元件它给出与反馈信号同样形式和因次的控制信号,如前例中的给定电位 器,也可以是其它器或计算机; 比 R指令 放大、筏换、 压抗 硿制LC( 压控剂元坩 对象 检 元 园0-4液压控制系统内整本元件 2.检测元件检测被控制量.给出系统的反馈信号,如前例中的测速机,以及其它 类型传感器; 3.比较元件把控制信号反馈信号加以比较,给出偏差信号 4.放大、转换、控制元件把偏差倍号放大、转换(串一液、机液、气-液转换)成 液压信号(流量、压力),并控制执行机构运动,如前例中的放大器、伺服阀等; 5.执行元件如前例中的液压缸; 6·控制对象如L作台及其它负载装置。 液压控制元件、执行元件和夤载在系统中的作用是密切相关的,把三者的组合称之为 液压动力机构。此外,还可能有各种校正装置,以及不包含在控制回路内的能源设备和其 它辅助装置等。 液压控制系统的分类 液压控制系统可按下列不同原则进行分类: 1.按误差信号的产生和传递方式不同分为 )机-液压控制系统; 2)电气-液压控制系统; 3)气动-液压控制系统; 2.按液压控制元件不同分为 1)阀控系统一~由伺服阍利用节流原理控制流入执行机构的流量或氐力約系统y 2)泵控系统—利用伺服变量泵攻变排量的办法控制流入批行机构的流量和压力的 系统 3.按被控物理量的不同分为 )位置控制系统; 2)速度控制系统 3)加速度控制系统r 4)力控制系统 5)力控制系统 6)其它物理量控制系统。 4.接输入信号的不同分为: 1)同服系统一一输入信号是任意变化的系统,它通常用于要求快速响应的场含, 2)定值调节系统—输入信于为恒定的常量,当干扰量不断变化时保持输出量 不变 3)程序控制系统——输入量是按程序预先规定好的设定值,一般控制对象的时间常 数较大,系统工作频率较低。 §2液压控制系统的优缺点 液压控制系统与其它类型系统相比,具有下列优点 f.液压执行机构的功率重量比和扭矩惯量比(或力-质量比)大,因此液压挖制系 统的加速性好,结构紧凑,尺寸小,重量轻 下面通过与电动执行机构进行比较来说明这一点。由于电动执行机构所用磁性料具 有饱和作用,其输出力或扭矩受到→定的限制,所以若要增大力或扭矩,只能增大尺寸。 但是在液压系统中,则博以用提高供油压力的办法来获得较高的力或拄矩,唯一的限制只 是部件的强度。 用一个数字例子粗略地估算一下便能证实这一点。作为桕似的执行元件,我们比铰一 下直线电动机与液压缸所产生的推力一个典型的直流直线电动机在5毫米直径的定子 上能产生的推力为586牛,由此得出相应的等效压力为28巴,这数值显然低于液压 挖制系统的使用压力(液压系统的压力典型值为69~345巴)。直线电动机运动部分的质 量为4.54于克,得出力-质量比为130:1牛/千。若采用一个压力为6巴、推力为689牛 和具有03米行程的液压缸,其活塞的尺和质量比直线电动机要小的多,力质量约为 1300:1牛/千克,即高出了一百倍。 典型液压马达与电动机相比、液瓶马达的扭矩惯量比一般为相当容量电动机的10 20倍,功率-重量比为电动机的10倍。