电液控制课件03

电液伺服阀的理论分析见：王春行主编·《液压伺服控制系统》p.122

在电液控制系统中，一般采用电压比较反馈方式，其中的放大元件称为“电液伺服阀”。指令液压缸及负载放大器被控制对象反馈传感器EU2-y2比较电液伺服阀（伺放）U1IQ第一节电液伺服阀的组成及分类?什么是电液伺服阀,用来干什么？信号转换：电I—液Q功率放大：将比较误差的弱信号UI转化为驱动负载缸的大功率PQ放大过程尽量保持线性电磁换向阀

电液伺服阀PTAB?电液伺服阀与电磁换向阀有何区别电液伺服阀PTAB液压缸及负载放大器EU2-y2电液伺服阀U1IQ阀伺服阀模型这里不是开关控制I—Q是近似比例关系！?为何电液换向阀是两级电液换向阀主滑阀先导阀电磁铁力矩马达主滑阀喷嘴挡板式先导阀

阀伺服阀模型伺服阀符号一、电液伺服阀的组成喷嘴挡板控制主阀实现功率放大电—机转换喷嘴挡板阀控制主阀芯移动主滑阀（主级）主级放大元件力矩马达力矩马达弹簧弹簧管喷嘴挡板阀反馈随动主滑阀二级电液伺服阀的组成框图力矩马达先导随动级主阀电液伺服阀有压力型伺服阀和流量型伺服阀之分，绝大部分伺服阀为流量型伺服阀。流量型与压力型电液伺服阀多为两级阀；流量型伺服阀主阀位移XP与的输入电流I成比例，为了保证主阀芯的定位控制，主阀和先导阀之间设有位置负反馈；位置反馈的形式主要有直接位置反馈和位置-力反馈两种。伺服阀内部的反馈机构例：负载压力反馈喷嘴式伺服阀当力矩马达有输入信号电流时，力矩马达的电磁转矩使挡板偏离中间位置，控制喷嘴挡板阀4输出控制压差推动滑阀阀芯7运动，输出负载压力。同时，负载压力通过反馈节流孔6和反馈喷嘴5对挡板产生反馈力矩，使挡板回到中间位置，前置级停止工作，滑阀阀芯也停止运动。此时，与负载压力成正比的反馈力矩等于力矩马达输入电流产生的电磁力矩，因此，伺服阀输出的负载压力与信号电流成比例。

1-上导磁体；2-衔铁；3-下导磁体；4-控制喷嘴阀；5-反馈喷嘴；6-反馈节流孔；7-阀芯；8-固定节流孔；9-过滤器；10-弹簧管；11-挡板；12-线圈；13-永久磁铁9例：喷嘴挡板式位置直接反馈二级电液伺服阀当控制电流驱动力矩马达衔铁绕其转轴3顺时针转动一个角度，使挡板4左移时，使主阀芯6左移。此时滑阀右端压力PL1，增高，左端压力pL2下降，PL1使挡板力图逆时针偏转，当与电磁力矩平衡时，滑阀处于新的工作位置。这种反馈形式使阀的结构简洁紧凑，且反馈无机械接触，因此分辨率高。但是力矩马达的线性范围也就限制了主滑阀的工作行程。1-永久磁铁；2-导磁体；3-衔铁转轴；4-挡板；5-喷嘴；6-滑阀芯；7-固定阻尼孔10负载流量反馈式伺服阀1-反馈弹簧2-流量计3-固定节流孔11二、电液伺服阀的分类单级伺服阀两级伺服阀三级伺服阀1、按级数分类位置反馈式伺服阀力反馈式伺服阀流量式反馈伺服阀压力式反馈伺服阀3、按阀内部反馈形式数分类滑阀式伺服阀喷嘴挡板式两级伺服阀射流管式伺服阀2、按第一级阀的结构形式数分类流量型伺服阀阀压力型伺服阀阀一、力矩马达的分类第二节力矩马达电—机转换力马达弹簧力矩马达电—机转换力马达弹簧力马达SSNN(见124页)衔铁磁钢导磁体(一)工作原理电—机转换力马达弹簧力矩马达SSNN二、永磁式力矩马达衔铁磁钢导磁体吸吸斥斥Kt见134面(5-45)式(二)力矩马达输出的电磁力矩SSNN电磁力矩系数磁弹簧刚度电—机转换力马达三、永磁式力马达第三节力反馈两级电液伺服阀力马达

固定节流孔反馈弹簧杆喷嘴挡板（导阀芯）弹簧管（扭簧）

主滑阀先导级油缸左腔先导级油缸右腔反馈弹簧杆一.工作原理挡板位移主阀位移--力马达净刚度(p.142)输入电流产生力矩反馈弹簧SSNNpSpS一.工作原理

（1）比较方式（力矩比较）

主阀位移对挡板产生的力

以挡板作为力比较元件

指令力矩主阀芯位移二.方块图(2)方框图(2)力反馈过程框图主阀位移主阀位移输入电流输入电流产生力矩产生力矩挡板位移反馈弹簧反馈弹簧弹簧管偏差力矩偏差力矩

以比较结果驱动放大元件（挡板）挡杆位移挡杆位移弹簧管力矩——位移转换器弹簧管力矩——位移转换器见P.143

被控对象

被控对象

力矩比较元件反馈杆弹簧管见P.144

反馈杆

阀内液压动力元件

挡板

弹簧管主阀芯

力矩马达

三、力反馈伺服阀的传递函数与稳定性分析

反馈杆

阀内液压动力元件

挡板

弹簧管主阀芯

力矩马达(见147页图5-21)力矩马达主阀芯简化依据见P.146主滑阀力矩马达力矩马达主滑阀弹簧杆反馈力矩马达主滑阀主滑阀力矩马达弹簧杆反馈简化依据见P.148力矩马达力反馈闭环SSNNpSpS伺服阀位移增益Kxv力反馈伺服阀的简化模型力矩马达力反馈闭环主阀SSNN伺服阀的流量增益Ksv力反馈伺服阀的闭环传递函数流量型伺服阀阀位移XP与输入电流I成比例；主阀和先导阀之间有位置负反馈；直接位置反馈和是指主阀芯随着导阀芯动

第四节直接反馈两级滑阀式伺服阀关于不同反馈形式的伺服阀的分析可阅读相关参考文献,不讲解.跳到56帧力马达p.141理想力马达UI=Fv理想力马达数学模型一永磁动圈式力马达驱动阀芯驱动6毫米以下滑阀芯，推力约30N（3kgf）；力马达将电流I转换为线圈推力F。

电—机转换Kt二级滑阀部分结构阀芯阀套直接位置比较主阀芯与导阀套连Xe-位置比较XX芯X套11先导阀放大Xv比较方式:直接位置比较动作原理带2个固定节流孔的导阀控制液压缸带动主阀芯Xe-XvXX芯X套11二、直接反馈伺服阀控制框图1、采用阀芯、阀套直接比较法；2、导阀芯导阀套直接比较、通过刚性连接直接（测量）反馈；3、放大元件为导阀部分、缸是主阀两端部分；

4、指令元件是线圈，被控对象是主阀芯，使主阀芯位移跟踪动圈的指令位移。主阀两端缸及主阀阻力主阀芯被控制对象1（导阀套与主阀芯刚性连接）XX套-直接反馈伺服阀控制框图扰动导阀芯阀套比较线圈导阀

开环控制（放大）部分1X芯阀伺服阀直接反馈两级滑阀式伺服阀原理框图用机液伺服机构驱动主阀力马达四通阀阀控缸（先导级）主阀KqKt主级放大元件第五节其它型式的伺服阀简介(见103页图5-14)一.弹簧对中式两级电液伺服阀pL,QLSSNNpSp1p2主阀两端压差通过弹簧转化为主阀芯位移;主阀和先导阀之间没有位置负反馈。

这种伺服阀内部属于开环控制，阀的滞环大，分辨率低。现在已不生产。(见103页图5-15)二.射流管式两级电液伺服阀二.射流管式两级电液伺服阀射流管代替喷嘴作导阀，射流管由力矩马达带动偏转射流管二.射流管式两级电液伺服阀从射流管喷射出的油进入与滑阀两端分别相通的两接收孔中，推动阀芯移动接收孔主阀和射流之间也有力反馈弹簧杆

这种伺服阀抗污染能力强!二.射流管式两级电液伺服阀双喷挡阀、射流管阀都是力反馈型伺服阀，线性度好，零漂小。双喷挡阀的喷嘴间隙小，易被污物卡住;射流管阀不易堵塞，抗污染性好。射流管阀具有“失效对中能力”;射流管阀动态性能稍低于喷挡阀。比较(见105页图5-20)五、动压反馈伺服阀一、静态特性流量特性曲线压力特性曲线内泄漏特性曲线第六节电液伺服阀的主要性能指标(一)、负载流量特性(二)、空载流量特性主要静态性能指标：流量特性曲线：线性度，对称性，滞环，零位特性，分辨率；压力特性曲线：压力增益内泄漏特性曲线：内泄见p.154（二）流量特性曲线的测量滞环(2)零偏：由于结构、电磁性能、水力特性和装配等方面的影响，在控制电流为零时，输出流量不为零而需附加一个电流。該值与额定电流的比值称零飘或零偏。附加(二)空载流量特性曲线流量增益线性度对称度分辨率线性度（三）压力特性曲线压力特性曲线是输出流量为零(两个负载油门关闭)时，负载压降PL与输入电流i间的函数曲线。PSTAB实际的压力特性曲线是负载压降与输入电流呈回环状的函数曲线。PSTAB斜率为压力增益压力增益低，控制精度低！（四）内泄漏特性曲线主滑阀泄漏喷嘴流量泄漏大，压力增益低，控制精度低！（五）零漂零偏零偏随压力温度等变化称为零漂（六）零区特性线性度和对称度：影响伺服系统的精度，对速度控制系统影响最直接、最大。零位区域特性：对位置控制精度影响较大。分辨率：精度要求较高的系统对分辨率要求高，另一种办法就是添加颤振信号。压力增益：位置控制系统要求压力增益尽可能高。伺服阀性能指标对系统的影响二、动态特性-3dB频宽-3dB频宽170Hz见P.159三、输入特性线圈接法1、图5-5所示力反馈两级电液伺服阀由哪几部分组成?各部分的作用是什么？其内部如何实现力-位置反馈？谁是比较元件、指令元件？阀的内力反馈系统中，哪一部分是放大元件,是什么桥路？2、图5-11所示直接反馈两级滑阀式伺服阀的内部如何实现直接位置反馈？谁是比较元件、指令元件？阀内直接位置反馈系统中，哪一部分是放大元件,是什么桥路？3、永磁动铁式力矩马达的电磁力矩是如何产生的？为什么会出现负磁弹簧刚度？为什么动圈式力马达没有磁弹簧刚度?动圈式力马达有