液壓傳動(dòng)系統(tǒng)與液壓控制系統(tǒng)

1、1-1簡述液壓傳動(dòng)系統(tǒng)與液壓控制系統(tǒng)的主要差別是什么？液壓傳動(dòng)系統(tǒng)與液壓控制系統(tǒng)主要差別可以從工作任務(wù)、控制原理、控制元件、控制功 能以及性能要求五個(gè)方面來敘述。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)以傳遞動(dòng)力為主，信息傳遞為輔?；救蝿?wù) 是驅(qū)動(dòng)和調(diào)速；液壓控制系統(tǒng)以傳遞信息為主、傳遞動(dòng)力為輔。主要任務(wù)是使被控制量，如 位移、速度或輸出力等參數(shù)，能夠自動(dòng)、穩(wěn)定、快速而準(zhǔn)確地跟蹤輸入指令變化。液壓傳動(dòng) 系統(tǒng)控制原理一般是開環(huán)系統(tǒng)；液壓控制系統(tǒng)多為帶反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。液壓傳動(dòng)的控制 元件多為調(diào)速閥或者變量泵手動(dòng)調(diào)節(jié)流量；液壓控制系統(tǒng)多采用液壓控制閥，如伺服閥、電 液比例閥或電液數(shù)字閥自動(dòng)調(diào)節(jié)流量。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)

2、調(diào)速、加載和順序控制等 功能。難以實(shí)現(xiàn)任意規(guī)律、連續(xù)的速度調(diào)節(jié)；液壓控制系統(tǒng)能利用各種測量傳感器對(duì)被控制 量進(jìn)行檢測和反饋，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)位置、速度、加速度、力和壓力等各種物理量的自動(dòng)控制。 在性能上考慮，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)追求的是傳動(dòng)特性的完善，側(cè)重于靜態(tài)特性要求。主要性能指 標(biāo)為調(diào)速范圍、低速穩(wěn)定性、速度剛度和效率等；液壓控制系統(tǒng)追求的目標(biāo)是控制特性的完 善，性能指標(biāo)要求應(yīng)包括穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能兩個(gè)方面。1-2機(jī)液伺服控制系統(tǒng)與電液伺服控制系統(tǒng)有什么不同？機(jī)液伺服系統(tǒng)：反饋裝置采用機(jī)械元件的液壓控制系統(tǒng)，即機(jī)械控制系統(tǒng)； 電液伺服系統(tǒng)：一種有電信號(hào)處理裝置和液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)組成的反饋系統(tǒng)。1-3簡述圖1

3、-1(b)電液速度伺服控制系統(tǒng)的工作原理，并繪出其原理框圖。圖1-1 (b)為電液速度伺服控制系統(tǒng)，它主要由指令元件、伺服放大器、電液伺服閥、液 壓伺服缸、速度傳感器(測速發(fā)電機(jī))、工作臺(tái)及液壓能源裝置組成。其工作原理為：當(dāng)指 令電位器給定一個(gè)指令信號(hào)ur時(shí)，通過比較器與反饋信號(hào)uf比較，輸出偏差信號(hào)，偏差 信號(hào)經(jīng)伺服放大器輸出控制電流i，控制電液伺服閥的開口，輸出相應(yīng)的壓力油驅(qū)動(dòng)液壓伺 服缸，帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。由電液速度伺服控制系統(tǒng)的工作原理可知，液壓伺服缸活塞的運(yùn)動(dòng)方向由控制電流的正 負(fù)極性決定，而運(yùn)動(dòng)速度由伺服閥的輸出流量即控制電流的大小確定。系統(tǒng)由于加入了檢測、 反饋構(gòu)成了閉環(huán)控制，故具

4、有抗干擾、抗內(nèi)變的能力，該電液速度伺服控制系統(tǒng)對(duì)溫度、負(fù) 載、泄漏等影響因素均有自動(dòng)補(bǔ)償功能，能在有外部干擾的情況下獲得精確的速度控制。控制原理框圖1-4液壓伺服控制系統(tǒng)具有哪些共同特點(diǎn)?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)地、 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， 這種由液壓元件組成的系統(tǒng)稱為液壓伺服系統(tǒng)。其特點(diǎn)如下：1）同是一個(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

5、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精確地復(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)中必不可少的重 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。1-5簡述液壓控制系統(tǒng)的基本類型。液壓控制系統(tǒng)的類型繁雜，可按不同的方式進(jìn)行分類。1）按能量轉(zhuǎn)換的形式分為： 機(jī)械一液壓控制系統(tǒng)（也稱機(jī)液伺服控制系統(tǒng)）；（2）電氣一液壓控制系統(tǒng)（即電液控制系統(tǒng)）； 氣動(dòng)一液壓控制系統(tǒng)（或

6、稱氣液控制系統(tǒng)）；（4）機(jī)、電、氣、液混合控制系統(tǒng)。2）按控制元件的類型分為：閥控系統(tǒng)又稱節(jié)流控制系統(tǒng)，即指由伺服閥或比例閥等液壓控制閥利用節(jié)流原理控 制輸給執(zhí)行元件的流量或壓力的系統(tǒng)； 泵控系統(tǒng)又稱容積控制系統(tǒng)，是指利用伺服（或比例）變量泵改變排量的原理控制 輸給執(zhí)行元件的流量或壓力的系統(tǒng)。3）按被控制物理量性質(zhì)可分：（1）位置（或轉(zhuǎn)角）控制系統(tǒng)； 速度（或轉(zhuǎn)速）控制系統(tǒng)； 加速度（或角加速度）控制系統(tǒng)；力（或力矩）控制系統(tǒng)；壓力（或壓差）控制系統(tǒng)；（6）其它控制系統(tǒng)（如溫度控制系統(tǒng)等）。4）按輸入信號(hào)的變化規(guī)律分為：（1）伺服控制系統(tǒng) 這類系統(tǒng)的輸入信號(hào)是時(shí)間的函數(shù)，要求系統(tǒng)的輸出能以一定

7、的控 制精度跟隨輸入信號(hào)變化，是一種快速響應(yīng)系統(tǒng)。因此，有時(shí)也稱之為隨動(dòng)系統(tǒng)。（2）定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)若系統(tǒng)的輸入信號(hào)是不隨時(shí)間變化的常值，要求其在外干擾的作用 下，能以一定的控制精度將系統(tǒng)的輸出控制在期望值上，這種系統(tǒng)就稱之定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，亦 即恒值控制系統(tǒng)。程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)的輸入量按所需程序設(shè)定，它是一種實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出進(jìn)行 程序控制的系統(tǒng)。1-6典型的電液控制系統(tǒng)主要由哪些基本元件組成，它們各起什么作用？輸入元件給出指令信號(hào)加入系統(tǒng)的輸入端，所以也稱指令元件。通常用的有指令 電位器、信號(hào)發(fā)生器或程序控制器、計(jì)算機(jī)等。比較元件也稱比較器。它將反饋信號(hào)與輸入信號(hào)進(jìn)行比較，形成偏差信號(hào)。比較 元件有

8、時(shí)并不單獨(dú)存在，而是由幾類元件有機(jī)組合構(gòu)成整體，其中包含有比較功能。如將輸 入指令信號(hào)的發(fā)生、反饋信號(hào)處理、偏差信號(hào)的形成、校正與放大等多項(xiàng)功能集于一體的板 卡或控制箱。放大轉(zhuǎn)換元件 將比較器給出的偏差信號(hào)進(jìn)行放大，并作能量轉(zhuǎn)換，以液壓量(流量、 壓力)的形式輸給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)。例如伺服閥、比例閥或數(shù)字閥及其配套使 用的控制放大器，都是常見的放大轉(zhuǎn)換元件。檢測反饋元件用于檢測被控制量并轉(zhuǎn)換成反饋信號(hào)，加于系統(tǒng)的輸入端與輸入信 號(hào)相比較，從而構(gòu)成反饋控制。例如位移、速度、壓力或拉壓力等各類傳感器就是常用的檢 測反饋元件。液壓執(zhí)行元件按指令規(guī)律動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象做功，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)任務(wù)。例如

9、液壓缸、 液壓馬達(dá)或擺動(dòng)液壓馬達(dá)等。被控對(duì)象它是與液壓執(zhí)行元件可動(dòng)部分相連接并一起運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)或裝置，也就是 系統(tǒng)所要控制的對(duì)象，如工作臺(tái)或其它負(fù)載等。除了以上基本元件之外，為改善系統(tǒng)的控制特性，有時(shí)還增加串聯(lián)校正環(huán)節(jié)和局部反饋 環(huán)節(jié)。當(dāng)然，為保證系統(tǒng)正常工作，還有不包含在控制回路中的液壓源和其它輔助裝置等。1-7試述電液控制系統(tǒng)的主要優(yōu)缺點(diǎn)。以油液為介質(zhì)的電液控制系統(tǒng)，屬于液壓系統(tǒng)范疇，同樣具有液壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，如： 單位功率的重量輕，力一質(zhì)量比(或力矩一慣量比)大；響應(yīng)速度快；負(fù)載剛度大，控制 精度高；液壓油能兼有潤滑作用，有利于散熱和延長元件的使用壽命；容易按照機(jī)器設(shè)備的 需要，通過管道連接

10、實(shí)現(xiàn)能量的分配與傳遞；利用蓄能器很容易實(shí)現(xiàn)液壓能的貯存及系統(tǒng)的 消振等；也易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)和遙控等除了以上一般液壓系統(tǒng)都具有的優(yōu)點(diǎn)外，需要特別指出的是，由于電液控制系統(tǒng)引入 了電氣、電子技術(shù)，因而集結(jié)了電控和液壓技術(shù)兩方面的特長。系統(tǒng)中偏差信號(hào)的檢測、校 正和初始放大采用電氣、電子元件來實(shí)現(xiàn)；系統(tǒng)的能源用液壓油源，能量轉(zhuǎn)換和控制用電液 控制閥完成。它能最大限度地發(fā)揮流體動(dòng)力在大功率動(dòng)力控制方面的長處和電氣系統(tǒng)在信息 處理方面的優(yōu)勢(shì)，從而構(gòu)成了一種被譽(yù)之為“電子大腦和神經(jīng)+液壓肌肉和骨骼”的控制模 式，在很多工程應(yīng)用領(lǐng)域保持著有利的競爭地位。對(duì)中大型功率、要求控制精度高、響應(yīng)速 度快的工程系統(tǒng)來說是一種較理想的控制模式。由于電液控制系統(tǒng)中電液轉(zhuǎn)換元件自身的特點(diǎn)，電液控制系統(tǒng)也存在以下缺點(diǎn)： 電液控制閥的制造精度高。高的精度要求不僅使制造成本高，而且對(duì)工作介質(zhì)即油 液的清潔度要求很高，一般都要求采用精細(xì)過濾器。油液的體積彈性模數(shù)會(huì)隨溫度和空氣的混入而發(fā)生變化，油液的黏度也隨油溫變化。 這些會(huì)明顯影響系統(tǒng)的動(dòng)