情境5 電液伺服閥的基本回路與應(yīng)用

1、情境5 電液伺服閥的基本回路與應(yīng)用實例一、基本回路二、應(yīng)用實例一、基本回路1電液伺服閥的位置控制回路1）液壓缸直線位置控制當(dāng)系統(tǒng)由指令電位器電位器輸入指令信號后，電液伺服閥電液伺服閥2的電氣機(jī)電氣機(jī)械轉(zhuǎn)換器械轉(zhuǎn)換器動作，通過液壓放大器液壓放大器（先導(dǎo)級和功率級）將能量轉(zhuǎn)換放大后，液壓源的壓力油經(jīng)電液伺服閥電液伺服閥2向液壓缸液壓缸3供油，驅(qū)動負(fù)載到預(yù)定位置，反饋電位器（位置傳感器）檢測到的反饋信號與輸入指令信號經(jīng)電子伺服放大器電子伺服放大器1比較，使執(zhí)行器（液壓缸）精確運(yùn)動在所需位置上。電液伺服閥控制的液壓缸直線位置回路 2）液壓馬達(dá)直線位置控制當(dāng)系統(tǒng)輸入指令信號后，由能量轉(zhuǎn)換放大，液壓源的壓

2、力油經(jīng)電液伺服閥2向液壓馬達(dá)3供油，齒輪減速器4和絲杠螺母機(jī)構(gòu)5將馬達(dá)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為負(fù)載的直線運(yùn)動，位置傳感器檢測到的反饋信號與輸入指令信號經(jīng)電子伺服放大器1比較，使負(fù)載精確運(yùn)動在所需位置上。 電液伺服閥控制的液壓馬達(dá)直線位置回路 3）液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)角位置 控制采用自整角機(jī)組作為角差測量裝置（三根線表示定子繞組的引出線，二根線表示轉(zhuǎn)子繞組的引出線，通過圓心的點(diǎn)劃線表示轉(zhuǎn)軸），輸入軸與發(fā)送機(jī)軸相連，輸出軸與接受機(jī)軸相連。自整角機(jī)組檢測輸入軸和輸出軸之間的角差。并將角差轉(zhuǎn)換為振幅調(diào)制波電壓信號，經(jīng)交流放大器放大和解調(diào)器解調(diào)后，將交流電壓信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號；再經(jīng)電子伺服功率放大器1放大，產(chǎn)生一個差

3、動電流去控制電液伺服閥2，液壓能量放大后，液壓源的壓力油經(jīng)電液伺服閥2向液壓馬達(dá)3供油，馬達(dá)通過齒輪減速器4驅(qū)動負(fù)載作回轉(zhuǎn)運(yùn)動，經(jīng)上述反饋信號與輸入指令信號的比較，使負(fù)載精確運(yùn)動在所需的轉(zhuǎn)角位置上。2.速度控制回路1）電液伺服閥控制雙向定量液壓馬達(dá)回轉(zhuǎn)速度控制 當(dāng)系統(tǒng)輸入指令信號后，電液伺服閥電液伺服閥2的電氣機(jī)械轉(zhuǎn)換器動作，通過液壓伺服放大器將能量轉(zhuǎn)換放大后，液壓源的壓力油經(jīng)電液伺服閥電液伺服閥向雙向液壓馬達(dá)雙向液壓馬達(dá)3供油，使液壓馬達(dá)驅(qū)動負(fù)載負(fù)載以一定轉(zhuǎn)速工作，同時測速電動機(jī)測速電動機(jī)4的檢測反饋信號Uf與輸入指令信號經(jīng)電子伺服放大器電子伺服放大器1比較，得出的誤差信號控制電液伺服閥控制

4、電液伺服閥的閥口開度，從而使執(zhí)行器（馬達(dá)）執(zhí)行器（馬達(dá)）轉(zhuǎn)速保持在設(shè)定值附近。2）半閉環(huán)式的液壓馬達(dá)速度控制雙向變量液壓泵雙向變量液壓泵5、雙向定量液壓馬達(dá)、雙向定量液壓馬達(dá)6及安全溢流閥組及安全溢流閥組7和和補(bǔ)油單向閥組補(bǔ)油單向閥組8組成閉式油路組成閉式油路，通過改變變量泵5的排量對液壓馬達(dá)6調(diào)速。而變量泵的排量調(diào)節(jié)通過電液伺服閥2控制的雙桿液壓缸3的位移調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。執(zhí)行器及負(fù)載與電液伺服閥控制的液壓缸之間是開環(huán)的。而電液伺服控制是閉環(huán)的。2）半閉環(huán)式的液壓馬達(dá)速度控制當(dāng)系統(tǒng)輸入指令信號后，控制液壓源的壓力油經(jīng)電液伺服閥2向雙桿液壓缸3供油，使液壓缸驅(qū)動變量泵的變量機(jī)構(gòu)在一定位置下工作；同時

5、，位置傳感器4的檢測反饋信號與輸入指令信號經(jīng)伺服放大器1比較，得出的誤差信號控制電液伺服閥的閥口開度，從而使變量泵的變量機(jī)構(gòu)即變量泵的排量保持在設(shè)定值附近，最終保證液壓馬達(dá)6在希望的轉(zhuǎn)速值附近工作。3.位置、速度雙重伺服反饋控制在上述位置半閉環(huán)控制系統(tǒng)中加一速度檢測傳感器，可構(gòu)成雙重伺服反饋全閉環(huán)控制系統(tǒng)。4.力和壓力控制回路圖（a）為電液伺服閥的力控制回路，油源經(jīng)電液伺服閥2向雙桿液壓缸3供油，液壓缸產(chǎn)生的作用力施加在負(fù)載上，力傳感器4的檢測反饋信號與輸入指令信號經(jīng)伺服放大器1比較，再通過電液伺服閥控制缸的動作，從而保持負(fù)載受力的基本恒定。圖（b）為維持雙桿液壓缸兩腔壓力差恒定的控制回路，當(dāng)

6、電液伺服閥2接受輸入指令信號并將信號轉(zhuǎn)換放大后，使雙桿液壓缸3兩腔壓力差達(dá)到某一設(shè)定值。缸內(nèi)壓力變化時，液壓缸近旁所接的壓差傳感器5的檢測反饋信號與輸入指令信號經(jīng)伺服放大器1比較，再通過電液伺服閥控制缸的動作，從而保持液壓缸兩腔壓差的基本恒定。 5.液壓缸同步控制回路分流閥6用于粗略同步控制，再用電液伺服閥5根據(jù)位置誤差檢測差動變壓器3的反饋信號進(jìn)行旁路放油，實現(xiàn)精確的同步控制。該回路同步精度高（達(dá)0.2mm），可自動消除兩缸位置誤差，伺服閥出現(xiàn)故障時仍可實現(xiàn)粗略同步。伺服閥可采用小流量閥實現(xiàn)放油，但成本較高，效率低，適用于局部精度要求高的場合。用電液伺服閥跟蹤的液壓缸同步控制回路。電液伺服閥

7、1控制閥口開度，輸出一個與換向閥2相同的流量，使兩個液壓缸獲得雙向同步運(yùn)動，該回路同步精度高，但價格較高。適用于兩液壓缸相隔較遠(yuǎn)，又要求同步精度很高的場合。圖是電液伺服閥配流的同步控制回路，電液伺服閥2根據(jù)位移傳感器4和5的反饋信號持續(xù)的調(diào)整閥口開度，控制兩個液壓缸的輸入或輸出流量，使它們獲得雙向同步運(yùn)動。 二、伺服控制系統(tǒng)應(yīng)用實例1、卷取機(jī)跑偏伺服控制系統(tǒng)在帶鋼生產(chǎn)中，由于張力不適當(dāng)或波動大，輥系不平行、鋼帶厚度不均等原因，會引起跑偏，跑偏控制系統(tǒng)的功用在于使機(jī)組鋼帶定位并自動卷齊，以免帶邊跑偏過大撞壞設(shè)備或斷帶停產(chǎn)。有利于中間多道工序生產(chǎn)，減少帶邊剪切量而提高成品率，成品整齊，便于包裝、運(yùn)

8、輸和使用。常見的帶鋼跑偏控制系統(tǒng)之一為光電液伺服控制系統(tǒng)，通過執(zhí)行器控制卷取機(jī)（圖1-37）的位移，使其跟蹤帶鋼的偏移，從而使鋼卷卷齊。因此，該控制系統(tǒng)為位置伺服系統(tǒng)，由于被檢測的是連續(xù)運(yùn)動著的帶鋼邊緣偏移量，故位置傳感器使用非接觸式的光電位置檢測元件。與氣液伺服跑偏控制系統(tǒng)相比，電液伺服系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是信號傳輸快，電反饋和校正方便，光電檢測器的開口可達(dá)1m左右，并可直接方便的裝于卷取機(jī)旁。圖為電液伺服系統(tǒng)原理，系統(tǒng)的油源為定量液壓泵1供油的恒壓源，油源壓力由溢流閥2設(shè)定。系統(tǒng)的執(zhí)行器為電液伺服閥控制的輔助液壓缸12和移動液壓缸13，缸12用于驅(qū)動光電檢測器17和前進(jìn)與退回，以免卷完一卷鋼帶時，帶

9、鋼尾部撞壞檢測器，缸13為主液壓缸，用于驅(qū)動卷筒15作直線運(yùn)動實現(xiàn)跑偏控制。 檢測器缸12用于剪切前將檢測器退回，帶鋼引入卷取機(jī)鉗口，為了開始卷取前檢測器能自動對位，即讓光電管的中心自動對準(zhǔn)帶鋼邊緣，檢測器缸也由伺服閥控制，檢測器推出和自動對位時，卷取機(jī)移動缸13應(yīng)不動，自動卷齊時，檢測器缸12應(yīng)固定，為此采用了兩套可控液壓鎖（分別由液控單向閥8、9和10、11組成），液壓鎖由三位四通電磁換向閥6控制。2、機(jī)械手手臂伸縮電液伺服系統(tǒng)、機(jī)械手手臂伸縮電液伺服系統(tǒng) 手臂移動的行程決定于脈沖的數(shù)量，速度手臂移動的行程決定于脈沖的數(shù)量，速度決定于脈沖的頻率。決定于脈沖的頻率。3、鋼帶張力伺服控制系統(tǒng)在

10、帶鋼生產(chǎn)過程中，要求控制帶鋼的張力。牽引輥2牽引帶鋼移動，加載裝置8使帶鋼保持一定的張力。當(dāng)張力由于某種干擾發(fā)生波動，通過設(shè)置在轉(zhuǎn)向輥 軸承上的力傳感器5檢測帶鋼的張力，并和給定值進(jìn)行比較，得到偏差值，通過電放大器9放大后，控制電液伺服閥7，進(jìn)而控制輸入液壓缸1的流量，驅(qū)動浮動輥6來調(diào)節(jié)張力，使張力回復(fù)到原來給定之值。4、計算機(jī)機(jī)電液控制技術(shù)、計算機(jī)機(jī)電液控制技術(shù)隨著電子技術(shù)和計算機(jī)控制技術(shù)的日益發(fā)展，隨著電子技術(shù)和計算機(jī)控制技術(shù)的日益發(fā)展，液壓技術(shù)也日益朝著智能化方向邁進(jìn)，計液壓技術(shù)也日益朝著智能化方向邁進(jìn)，計算機(jī)電液控制技術(shù)是計算機(jī)控制技術(shù)與液算機(jī)電液控制技術(shù)是計算機(jī)控制技術(shù)與液壓傳動技術(shù)

11、相結(jié)合的產(chǎn)物。壓傳動技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。這種控制系統(tǒng)除常規(guī)的液壓傳動系統(tǒng)外，通這種控制系統(tǒng)除常規(guī)的液壓傳動系統(tǒng)外，通常還有常還有數(shù)據(jù)采集裝置、信號隔離和功率放數(shù)據(jù)采集裝置、信號隔離和功率放大電路、驅(qū)動電路、電大電路、驅(qū)動電路、電機(jī)械轉(zhuǎn)換器、主機(jī)械轉(zhuǎn)換器、主控制器（微型計算機(jī)或單片微機(jī)）及相關(guān)控制器（微型計算機(jī)或單片微機(jī)）及相關(guān)的鍵盤及顯示器的鍵盤及顯示器等。等。這種系統(tǒng)一般是以穩(wěn)定輸出（力、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、速這種系統(tǒng)一般是以穩(wěn)定輸出（力、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、速度）為目的，構(gòu)成了從輸出到輸入的閉環(huán)控制系度）為目的，構(gòu)成了從輸出到輸入的閉環(huán)控制系統(tǒng)。是一個涉及傳感技術(shù)、計算機(jī)控制技術(shù)、信統(tǒng)。是一個涉及傳感技術(shù)、

12、計算機(jī)控制技術(shù)、信號處理技術(shù)、機(jī)械傳動技術(shù)等技術(shù)的機(jī)電一體化號處理技術(shù)、機(jī)械傳動技術(shù)等技術(shù)的機(jī)電一體化系統(tǒng)，這種控制系統(tǒng)操作簡單，人機(jī)對話方便；系統(tǒng)，這種控制系統(tǒng)操作簡單，人機(jī)對話方便；系統(tǒng)功能強(qiáng)，可以實現(xiàn)多功能控制；通過軟件編系統(tǒng)功能強(qiáng)，可以實現(xiàn)多功能控制；通過軟件編制可以實現(xiàn)不同的算法，且較易實時控制和在線制可以實現(xiàn)不同的算法，且較易實時控制和在線檢測。檢測。以泵容積調(diào)速系統(tǒng)的計算機(jī)控制為例，講述計算機(jī)以泵容積調(diào)速系統(tǒng)的計算機(jī)控制為例，講述計算機(jī)電液控制系統(tǒng)的組成及工作原理。電液控制系統(tǒng)的組成及工作原理。泵控液壓馬達(dá)容積調(diào)速系統(tǒng)由于具有功率大、效率高泵控液壓馬達(dá)容積調(diào)速系統(tǒng)由于具有功率大、

13、效率高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用，但由于液壓系統(tǒng)的工作等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用，但由于液壓系統(tǒng)的工作參數(shù)（如流量、溫度等）的嚴(yán)重時變，而又使其輸參數(shù)（如流量、溫度等）的嚴(yán)重時變，而又使其輸出的參數(shù)（轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等）不穩(wěn)定，系統(tǒng)的靜態(tài)性出的參數(shù)（轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等）不穩(wěn)定，系統(tǒng)的靜態(tài)性能和動態(tài)品質(zhì)較差。能和動態(tài)品質(zhì)較差。實例：泵控液壓馬達(dá)容積調(diào)速系統(tǒng)的組成實例：泵控液壓馬達(dá)容積調(diào)速系統(tǒng)的組成 如圖所示的泵控容如圖所示的泵控容積調(diào)速計算機(jī)控制積調(diào)速計算機(jī)控制系統(tǒng)以單片機(jī)系統(tǒng)以單片機(jī)MCS-51作為主控單元，作為主控單元，對其輸出量進(jìn)行檢對其輸出量進(jìn)行檢測、控制。測、控制。 輸入接口電路，經(jīng)輸入接口電路，經(jīng)A/DA/D轉(zhuǎn)換后反饋輸入主控單元，