穆格MOOG電液伺服閥系統(tǒng)
電液伺服系統(tǒng)
電液伺服系統(tǒng)是指以伺服元件（伺服閥或伺服泵）為控制核心的液壓控制系統(tǒng)，它通常由指令裝置、控制器、放大器、液壓源、伺服元件、執(zhí)行元件、反饋傳感器及負(fù)載組成。
系統(tǒng)組成
電液伺服系統(tǒng)是一種反饋控制系統(tǒng)，主要由電信號(hào)處理裝置和液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)組成。典型電液伺服系統(tǒng)組成元件如下：
(1)給定元件。它可以是機(jī)械裝置，如凸輪、連桿等，提供位移信號(hào)；也可是電氣元件，如電位計(jì)等，提供電壓信號(hào)。
(2)反饋檢測(cè)元件。用來(lái)檢測(cè)執(zhí)行元件的實(shí)際輸出量，并轉(zhuǎn)換成反饋信號(hào)。它可以是機(jī)械裝置，如齒輪副、連桿等；也可是電氣元件，如電位計(jì)、測(cè)速發(fā)電機(jī)等。
(3)比較元件。用來(lái)比較指令信號(hào)和反饋信號(hào)，并得出誤差信號(hào)。實(shí)際中一般沒(méi)有專門的比較元件，而是由某一結(jié)構(gòu)元件兼職完成。
(4)放大、轉(zhuǎn)換元件。將比較元件所得的誤差信號(hào)放大，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或液壓信號(hào)(壓力、流量)。它可以是電放大器、電液伺服閥等。
(5)執(zhí)行元件。將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并直接控制被控對(duì)象。一般指液壓缸或液壓馬達(dá)。
(6)被控制對(duì)象。指系統(tǒng)的負(fù)載，如工作臺(tái)等。
以上六部分是液壓伺服系統(tǒng)的基本組成。此外，可增設(shè)校正元件來(lái)改善系統(tǒng)性能；增設(shè)比例元件來(lái)使輸入信號(hào)按比例變化。
特點(diǎn)
電液伺服系統(tǒng)又稱跟蹤系統(tǒng)，是一種自動(dòng)控制系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)中，執(zhí)行元件能夠自動(dòng)、快速而準(zhǔn)確地按照輸入信號(hào)的變化規(guī)律而動(dòng)作。同時(shí)，系統(tǒng)還起到將信號(hào)功率放大的作用。這種由電液元件組成的系統(tǒng)稱為液壓伺服系統(tǒng)。其特點(diǎn)如下：
(1)伺服系統(tǒng)是一個(gè)位置跟蹤系統(tǒng)。輸出位移自動(dòng)地跟隨輸入位移的變化規(guī)律而變化，體現(xiàn)為位置跟隨運(yùn)動(dòng)。
(2)伺服系統(tǒng)是一個(gè)功率放大系統(tǒng)。推動(dòng)滑閥閥芯所需的功率很小，而系統(tǒng)的輸出功率卻可以很大，可帶動(dòng)較大的負(fù)載運(yùn)動(dòng)。
(3)伺服系統(tǒng)是一個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)。輸出位移之所以能夠地復(fù)現(xiàn)輸入位移的變化。是因?yàn)榭刂苹y的閥體和液壓缸體固連在一起，構(gòu)成了一個(gè)負(fù)反饋控制通路。液壓缸輸出位移，通過(guò)這個(gè)反饋通路回輸給滑閥閥體，并與輸入位移相比較。從而逐漸減小和消除輸出位移和輸入位移之間的偏差，直到兩者相同為止。因此負(fù)反饋環(huán)節(jié)是液壓伺服系統(tǒng)中*的重要環(huán)節(jié)。負(fù)反饋也是自動(dòng)控制系統(tǒng)具有的主要特征。
工作原理
電液伺服系統(tǒng)是一個(gè)有誤差系統(tǒng)。當(dāng)液壓缸位移和閥芯位移之間不存在偏差時(shí)，系統(tǒng)就處于靜止?fàn)顟B(tài)。由此可見(jiàn)，若使液壓缸克服工作阻力并以一定的速度運(yùn)動(dòng)，首先必須保證滑閥有一定的閥口開(kāi)度，這就是電液伺服系統(tǒng)工作的必要條件。液壓缸運(yùn)動(dòng)的結(jié)果總是力圖減少這個(gè)誤差，但在其工作的任何時(shí)刻也不可能*消除這個(gè)誤差。*，伺服系統(tǒng)就不能工作。
電液伺服系統(tǒng)的基本原理是：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)相比較得出偏差信號(hào)，利用該偏差信號(hào)控制液壓能源輸入到系統(tǒng)的能量，使系統(tǒng)向著減小偏差的方向變化，直至偏差等于零或足夠小，從而使系統(tǒng)的實(shí)際輸出與希望值相符。
要求
電液伺服系統(tǒng)是反饋控制系統(tǒng)，它是按照偏差原理來(lái)進(jìn)行工作的，因此在實(shí)際工作中，由于負(fù)載及系統(tǒng)各組成部分都有一定的慣性，油液有可壓縮性等，當(dāng)輸入信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，輸出量并不能立刻跟著發(fā)生相應(yīng)的變化，而是需要一個(gè)過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，系統(tǒng)的輸出量以及系統(tǒng)各組成部分的狀態(tài)隨時(shí)間的變化而變化。這就是通常所說(shuō)的過(guò)渡過(guò)程或動(dòng)態(tài)過(guò)程。如果系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程結(jié)束后，又達(dá)到新的平衡狀態(tài)，則把這個(gè)平衡狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)或靜態(tài)。
一般來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)在振蕩過(guò)程中，由于存在能量損失，振蕩將會(huì)越來(lái)越小，很快就會(huì)達(dá)到穩(wěn)態(tài)。但是，如果活塞一負(fù)載的慣性很大，油液因混入了空氣而壓縮較大，液壓缸和導(dǎo)管的剛性不足，或系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其元件的參數(shù)選擇不當(dāng)，則振蕩遲遲不得消失，甚至還會(huì)加劇，導(dǎo)致系統(tǒng)不能工作。出現(xiàn)這種情況時(shí)，系統(tǒng)被認(rèn)為是不穩(wěn)定的。因此，對(duì)液壓伺服系統(tǒng)的基本要求首先是系統(tǒng)的穩(wěn)定性。不穩(wěn)定的系統(tǒng)根本無(wú)法工作。除此以外，還要從穩(wěn)、快、準(zhǔn)三個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量系統(tǒng)性能的好壞：穩(wěn)和快反映了系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的性能，既快又穩(wěn)；由控制過(guò)程中輸出量偏離希望值小，偏離的時(shí)間短，表明系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)精度高。另外，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差必須在允許范圍之內(nèi)，控制系統(tǒng)才有實(shí)用價(jià)值，也就是所謂的準(zhǔn)。所以說(shuō)一個(gè)高質(zhì)量的電液伺服系統(tǒng)在整個(gè)控制過(guò)程中應(yīng)該是既穩(wěn)又快又準(zhǔn)。
設(shè)計(jì)步驟
大多數(shù)工業(yè)上應(yīng)用的電液伺服系統(tǒng)屬于單輸入單輸出系統(tǒng)，可以近似看成線性定常系統(tǒng)，因此一般可采用頻域法進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟如下：
(1)明確設(shè)計(jì)要求；
(2)擬定控制方案，繪制系統(tǒng)原理圖；
(3)靜態(tài)計(jì)算，確定動(dòng)力元件參數(shù)，選擇系統(tǒng)組成元件；
(4)動(dòng)態(tài)計(jì)算，確定組成元件的動(dòng)態(tài)特性，仿真系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)特性；
(5)選擇液壓油源。
發(fā)展方向
電液伺服控制系統(tǒng)今后主要有以下幾個(gè)發(fā)展方向：
(1)與電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合。隨著電子組件系統(tǒng)的集成，電子組件接口和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)逐步應(yīng)用于系統(tǒng)的控制中，從而實(shí)現(xiàn)高水平的信息系統(tǒng)。
(2)更加注重節(jié)能增效。變頻技術(shù)和負(fù)荷傳感系統(tǒng)等技術(shù)的應(yīng)用將很大程度上提高系統(tǒng)效率。
(3)新型電液元件和一體化敏感元件將得到廣泛研究，如具有抗污染、高精度的直動(dòng)型電液控制閥，液壓變換器及電子油泵等。
(4)計(jì)算機(jī)技術(shù)將廣泛應(yīng)用于電液控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建模和仿真試驗(yàn)中。包含CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）、CAE（計(jì)算機(jī)輔助分析）、CAPP（計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃）、CAT（計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試）、CIMS（計(jì)算機(jī)制造系統(tǒng)）將會(huì)在電液系統(tǒng)的全過(guò)程中發(fā)揮更大的作用。
(5)在電液系統(tǒng)中，像電磁材料、聚合物等新材料，無(wú)線電電液比例遙控系統(tǒng)將得到進(jìn)一步的研究和應(yīng)用。
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