电液伺服控制及应用

1 第 2 章 电液伺服控制技术及应用 电液伺服系统是一种采用电液伺服机构，根据液压传动原理建立起来的自动控制系统。在这种系统中，执行元件的运动随着控制信号的改变而改变。 2 .1 电液伺服阀 伺服阀通过改变输入信号，连续的、成比例地控制液压系统的流量或压力。电液伺服阀输入信号功率很小(通常仅有几十毫瓦)，功率放大系数高；能够对输出流量和压力进行连续双向控制。其突出特点是：体积小、结构紧凑、直线性好、动态响应好、死区小、精度高，符合高精度伺服控制系统的要求。电液伺服阀是现代电液控制系统中的关键部件，它能用于诸如位置控制、速度控制、加速度控制、力控制等各方面。因此，伺服阀在各种工业自动控制系统中得到了越来越多的应用。 2 .1 .1 工作原理及组成 1 基本组成与控制机理 电液伺服阀是一种自动控制阀，它既是电液转换组件，又是功率放大组件，其功用是将小功率的模拟量电信号输入转换为随电信号大小和极性变化、且快速响应的大功率液压能[流量(或)和压力]输出，从而实现对液压执行器位移(或转速)、速度(或角速度)、加速度(或角加速度)和力(或转矩)的控制。电液伺服阀通常是由电气一机械转换器、液压放大器(先导级阀和功率级主阀)和检测反馈机构组成的(见图2-1)。 图2-1 电液伺服阀的组成 2 电气—机械转换器 电气—机械转换器包括电流—力转换和力—位移转换两个功能。 典型的电气—机械转换器为力马达或力矩马达。力马达是一种直线运动电气一机械转换器，而力矩马达则是旋转运动的电气—机械转换器。力马达和力矩马达的功用是将输入的控制电流信号转换为与电流成比例的输出力或力矩，再经弹性组件(弹簧管、弹簧片等)转换为驱动先导级阀运动的直线位移或转角，使先导级阀定位、回零。通常力马达的输入电流为150～300mA，输出力为3～5N。力矩马达的输入电流为10~30mA，输出力矩为0.02～0.06N·m。 伺服阀中所用的电气一机械转换器有动圈式和动铁式两种结构。 (1)动圈式电气—机械转换器 动圈式电气—机械转换器产生运动的部分是控制线圈，故称为“动圈式”。输入电流信号后，产生相应大小和方向的力信号，再通过反馈弹簧(复位弹簧)转化为相应的位移量输出，故简称为动圈式“力马达”(平动式)或“力矩马达”(转动式)。动圈式力马达和力矩马达的工作原理是位于磁场中的载流导体(即动圈)受力作用。 动圈式力马达的结构原理如图2-2所示，永久磁铁1及内、外导磁体2、3构成闭合磁路，在环状工作气隙...