液压伺服系统的组成_液压伺服系统的优缺点

液压伺服系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量的变化而变化，与此同时，输出功率被大幅度地放大。液压伺服系统的工作原理可由图1来说明 液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中得到了广泛的应用。液压伺服控制是复杂的液压控制方式。液压伺服系统是一种闭环液压控制系统。

本文首先介绍了液压伺服系统工作原理及组成，其次介绍了液压伺服系统分类及工作特点，最后介绍了液压伺服系统的优缺点，具体的跟随小编一起来了解一下。

液压伺服系统工作原理

液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中得到了广泛的应用。

电液伺服系统通过使用电液伺服阀，将小功率的电信号转换为大功率的液压动力，从而实现了一些重型机械设备的伺服控制。

液压伺服系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量的变化而变化，与此同时，输出功率被大幅度地放大。液压伺服系统的工作原理可由图1来说明。

图1所示为一个对管道流量进行连续控制的电液伺服系统。在大口径流体管道1中，阀板2的转角日变化会产生节流作用而起到调节流量qT的作用。阀板转动由液压缸带动齿轮、齿条来实现。这个系统的输入量是电位器5的给定值Xio对应给定值X，有一定的电压输给放大器7，放大器将电压信号转换为电流信号加到伺服阀的电磁线圈上，使阀芯相应地产生一定的开口量X.。阀开口x.使液压油进入液压缸上腔，推动液压缸向下移动。液压缸下腔的油液则经伺服阀流回油箱。液压缸的向下移动，使齿轮、齿条带动阀板产生偏转。同时，液压缸活塞杆也带动电位器6的触点下移Xpo当x。所对应的电压与x所对应的电压相等时，两电压之差为零。这时，放大器的输出电流亦为零，伺服阀关闭，液压缸带动的阀板停在相应的qT位置。

图1管道流量（或静压力）的电液伺服系统

1一流体管道; 2一阀板; 3一齿轮、齿条; 4一液压缸; 5一给定电位器; 6一流量传感电位器; 7一放大器; 8一电液伺服阀

在控制系统中，将被控制对象的输出信号回输到系统的输入端，并与给定值进行比较而形成偏差信号以产生对被控对象的控制作用，这种控制形式称之为反馈控制。反馈信号与给定信号符号相反，即总是形成差值，这种反馈称之为负反馈。用负反馈产生的偏差信号进行调节，是反馈控制的基本特征。而对图1所示的实例中，电位器6就是反馈装置，偏差信号就是给定信号电压与反馈信号电压在放大器输入端产生的△u。

图2给出对应图1实例的方框图。控制系统常用方框图表示系统各元件之间的联系。上图方框中用文字表示了各元件，后面将介绍方框图采用数学公式的表达形式。

液压伺服系统的组成

由上面举例可见，液压伺服系统是由以下一些基本元件组成：

输入元件一一将给定值加于系统的输入端的元件。该元件可以是机械的、电气的、液压的或者是其它的组合形式。反馈测量元件一-测量系统的输出量并转换成反馈信号的元件。各种类形的传感器常用作反馈测量元件。

比较元件一将输入信号与反馈信号相比较，得出误差信号的元件。

放大、能量转换元件一将误差信 号放大，并将各种形式的信号转换成大功率的液压能量的元件。电气伺服放大器、电液伺服阀均属于此类元件;

执行元件 将产生调节动作的液压能量加于控制对象上的元件，如液压缸或液压马达。控制对象 各类生产设备，如机器工作台、刀架等。

液压伺服系统分类

1、按系统输入信号的变化规律分类。定值控制系统，程序控制系统，伺服控制系统

2、按被控物理量的名称分类。位置伺服控制系统，速度伺服控制系统，力控制系统和其他物理量的控制系统

3、按液压动力元件的控制方式或液压控制元件的形式分类。节流式控制系统（阀控制式）和容积式控制（变量泵控制和变量马达控制）系统两大类

4、按信号传递介质的形式分类。机械液压伺服系统，电气液压伺服系统和气动液压伺服系统

液压伺服系统的工作特点

（1）在系统的输出和输入之间存在反馈连接，从而组成闭环控制系统。反馈介质可以是机械的，电气的、气动的、液压的或它们的组合形式。

（2）系统的主反馈是负反馈，即反馈信号与输入信号相反，两者相比较得偏差信号控制液压能源，输入到液压元件的能量，使其向减小偏差的方向移动，既以偏差来减小偏差。

（3）系统的输入信号的功率很小，而系统的输出功率可以达到很大。因此它是一个功率放大装置，功率放大所需的能量由液压能源供给，供给能量的控制是根据伺服系统偏差大小自动进行的。

液压伺服系统的优缺点

液压伺服系统是从1950年开始出现的，几十年来获得了很大的发展，目前在各种技术领域里几乎都广泛的使用了液压控制。

优点：

（1）液压执行机构的动作快，换向迅速。就流量——速度的传递函数而言，基本上是一个固有频率很大的振荡环节，而且随着流量的加大和参数的最佳匹配可以使固有频率增大到和电液伺服阀的固有频率相比。电液伺服阀的固有频率一般在100HZ以上，因而液压执行机构的频率响应是很快的，而且易于高速启动、制动和换向。与机电系统执行机构相比，固有频率通常较高。

（2）液压执行机构的体积和重量远小于相同功率的机电执行机构的体积和重量。因为随着功率的增加液压执行机构（如阀、液压缸或马达）的体积和重量的增加远比机电执行机构增加的慢，这是因为前者主要靠增大液体流量和压力来增加功率，虽然动力机构的体积和重量也会因此增加一些，但却可以采用高强度和轻金属材料来减少体积和重量。

（3）液压执行机构传动平稳、抗干扰能力强，特别是低速性能好，而机电系统的传递平稳性较差，而且易受到电磁波等各种外干扰的影响。

（4）液压执行机构的调速范围广，功率增益高。

缺点：

（1）液压信号传递速度慢不易进行校正，而电信号则是按光速来传递信息，而且易于综合和校正。但是电液伺服系统由于在功率级以前采用了电信号，因而不存在这一缺点，而且在某种意义讲这种系统具备了电、液两类伺服的优点。

（2）液压伺服系统的结构复杂、加工精度高，因而成本高。

（3）液体的体积弹性模数随温度和混入油中的空气含量而变。当温度变化时对系统性能有显着影响。与此相反，温度对气体的体积弹性模数影响很小，因此对气动控制系统的工作性能影响不大。温度对液体的粘度影响很大，低温时摩擦损失增大；高温时泄漏增加，并容易产生气穴现象。

（4）漏油是液压系统的弱点，它不仅污染环境，而且容易引发火灾。液压油易受污染，并可造成执行机构堵塞。