電液伺服系統(tǒng)

1　類型

　　電液伺服系統(tǒng)的分類方法很多，可以從不同角度分類，如位置控制、速度控制、力控制等；閥控系統(tǒng)、泵

　　控系統(tǒng)；大功率系統(tǒng)、小功率系統(tǒng)；開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)等。根據(jù)輸入信號(hào)的形式不同，又可分為模擬伺服系統(tǒng)和數(shù)字伺服系統(tǒng)兩類。下面對(duì)模擬伺服系統(tǒng)和數(shù)字伺服系統(tǒng)作一簡(jiǎn)單的說(shuō)明。

　　模擬伺服系統(tǒng)

　　在模擬伺服系統(tǒng)中，全部信號(hào)都是連續(xù)的模擬量，如圖7-1所示。在此系統(tǒng)中，輸入信號(hào)、反饋信號(hào)、偏差信號(hào)以及其放大、校正都是連續(xù)的模擬量。電信號(hào)可以是直流量，也可以是交流量。直流量和交流量相互轉(zhuǎn)換可以通過(guò)調(diào)制器或解調(diào)器完成。

　　模擬伺服系統(tǒng)方框圖

　　模擬伺服系統(tǒng)重復(fù)精度高，但分辨能力較低(絕對(duì)精度低)。伺服系統(tǒng)的精度在很大程度上取決于檢測(cè)裝置的精度，而模擬式檢測(cè)裝置的精度一般低于數(shù)字式檢測(cè)裝置，所以模擬伺服系統(tǒng)分辨能力低于數(shù)字伺服系統(tǒng)。另外模擬伺服系統(tǒng)中微小信號(hào)容易受到噪聲和零漂的影響，因此當(dāng)輸入信號(hào)接近或小于輸入端的噪聲和零漂時(shí)，就不能進(jìn)行有效的控制了。

　　數(shù)字伺服系統(tǒng)

　　在數(shù)字伺服系統(tǒng)中，全部信號(hào)或部分信號(hào)是離散參量。因此數(shù)字伺服系統(tǒng)又分為數(shù)字伺服系統(tǒng)和數(shù)字—模擬伺服系統(tǒng)兩種。在全數(shù)字伺服系統(tǒng)中，動(dòng)力元件必須能夠接收數(shù)字信號(hào)，可采用數(shù)字閥或電液步進(jìn)馬達(dá)。數(shù)字模擬混合式伺服系統(tǒng)如7-2所示。數(shù)控裝置發(fā)出的指令脈沖與反饋脈沖相比較后產(chǎn)生數(shù)字偏差，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)化器把信號(hào)變?yōu)槟M偏差電壓，后面的動(dòng)力部分不變，仍是模擬元件。系統(tǒng)輸出通過(guò)數(shù)字檢測(cè)器(即模數(shù)轉(zhuǎn)換器)變?yōu)榉答伱}沖信號(hào)。

2　系統(tǒng)特點(diǎn)及使用場(chǎng)合

　　電液伺服系統(tǒng)綜合了電氣和液壓兩方面的優(yōu)點(diǎn)，具有控制精度高、響應(yīng)速度快、輸出功率大、信號(hào)處理靈活、易于實(shí)現(xiàn)各種參量的反饋等優(yōu)點(diǎn)。因此，在負(fù)載質(zhì)量大又要求響應(yīng)速度快的場(chǎng)合最為適合，其應(yīng)用已遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，比如飛機(jī)與船舶舵機(jī)的控制、雷達(dá)與火炮的控制、機(jī)床工作臺(tái)的位置控制、板帶軋機(jī)的板厚控制、電爐冶煉的電極位置控制、各種飛機(jī)車?yán)锏哪M臺(tái)的控制、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制、材料試驗(yàn)機(jī)及其他實(shí)驗(yàn)機(jī)的壓力控制等等。

3　原理

　　圖1是一個(gè)典型的電液位置伺服控制系統(tǒng)。圖中反饋電位器與指令電位器接成橋式電路。反饋電位器滑臂與控制對(duì)象相連，其作用是把控制對(duì)象位置的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化。反饋電位器與指令電位器滑臂間的電位差（反映控制對(duì)象位置與指令位置的偏差）經(jīng)放大器放大后，加于電液伺服閥轉(zhuǎn)換為液壓信號(hào)，以推動(dòng)液壓缸活塞，驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象向消除偏差方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)偏差為零時(shí)，停止驅(qū)動(dòng)，因而使控制對(duì)象的位置總是按指令電位器給定的規(guī)律變化。

　　電液伺服系統(tǒng)中常用的位置檢測(cè)元件有自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器和差動(dòng)變壓器等。伺服放大器為伺服閥提供所需要的驅(qū)動(dòng)電流。電液伺服閥的作用是將小功率的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為閥的運(yùn)動(dòng)，以控制流向液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)的流量和壓力。因此，電液伺服閥既是電液轉(zhuǎn)換元件又是功率放大元件，它的性能對(duì)系統(tǒng)的特性影響很大，是電液伺服系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件。液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)由液壓控制元件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制對(duì)象組成。液壓控制元件常采用液壓控制閥或伺服變量泵。常用的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)有液壓缸和液壓馬達(dá)。液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性在很大程度上決定了電液伺服系統(tǒng)的性能。

　　為改善系統(tǒng)性能，電液伺服系統(tǒng)常采用串聯(lián)滯后校正來(lái)提高低頻增益，降低系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。此外，采用加速度或壓力負(fù)反饋校正則是提高阻尼性能而又不降低效率的有效辦法。