電液系統(tǒng)及控制考試題及答案

電液系統(tǒng)及控制考試題及答案

一、簡(jiǎn)略設(shè)計(jì)應(yīng)用電液比例閥控制的速度控制回路。畫(huà)出原理圖并加以說(shuō)

明。

液壓系統(tǒng)采用定量泵和溢流閥組成的定壓供油單元，用電液比例方向

閥在液壓缸的進(jìn)油回路上組成進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路，控制活賽的運(yùn)行速度。

位移傳感器檢測(cè)出液壓缸活塞桿當(dāng)前的位移值，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電壓

信號(hào)，將該電壓信號(hào)與給定的預(yù)期位移電壓信號(hào)比較得出偏差量，計(jì)算機(jī)

控制系統(tǒng)根據(jù)偏差量計(jì)算得出控制電壓值，再通過(guò)比例放大器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)

的電流信號(hào)，由其控制電液比例方向閥閥芯的運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)回路流量，從而

通過(guò)離散的精確位移實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載速度的精確調(diào)節(jié)。

二、說(shuō)明使用電液閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要原因。

液壓伺服系統(tǒng)體積小、重量輕，控制精度高、響應(yīng)速度快，輸出功率

大，信號(hào)靈活處理，易于實(shí)現(xiàn)各種參量的反饋。另外，伺服系統(tǒng)液壓元件

的潤(rùn)滑性好、壽命長(zhǎng)；調(diào)速范圍寬、低速穩(wěn)定性好。閉環(huán)誤差信號(hào)控制則

定位更加準(zhǔn)確，精度更高。

三、在什么情況下電液伺服閥可以看成震蕩環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、比例環(huán)節(jié)？

在大多數(shù)的電液私服系統(tǒng)中，伺服閥的動(dòng)態(tài)響應(yīng)往往高于動(dòng)力元件的

動(dòng)態(tài)響應(yīng)。為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析與設(shè)計(jì)，伺服閥的傳遞函數(shù)可以

進(jìn)一步簡(jiǎn)化，一般可以用二階震蕩環(huán)節(jié)表示。如果伺服閥二階震蕩環(huán)節(jié)的

固有頻率高于動(dòng)力元件的固有頻率，伺服閥傳遞函數(shù)還可以用一階慣性環(huán)

節(jié)表示，當(dāng)伺服閥的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于動(dòng)力元件的固有頻率，伺服閥可以

看成比例環(huán)節(jié)。

四、在電液私服系統(tǒng)中為什么要增大電氣部分的增益，減少液壓部分的增

益？

——1——

在電液伺服控制系統(tǒng)中，開(kāi)環(huán)增益選得越大，則調(diào)整誤差越小，系統(tǒng)

抗干擾能力就越強(qiáng)。但系統(tǒng)增益超過(guò)臨街回路增益，系統(tǒng)就會(huì)失穩(wěn)。在保

持系統(tǒng)穩(wěn)定性的條件下，得到最大增益。從提高伺服系統(tǒng)位置精度和抗干

擾剛度考慮，要求有較高的電氣增益KP,因此，液壓增益不必太高，只

要達(dá)到所需要的數(shù)值就夠了。同時(shí)，電氣系統(tǒng)增益較液壓增益也易于調(diào)節(jié),

同時(shí)成本低。

五、結(jié)合實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)應(yīng)用電液私服控制的位置控制系統(tǒng)。畫(huà)原理圖并加

以說(shuō)明。

例如：在本科畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)送料機(jī)械手移進(jìn)機(jī)構(gòu)電液伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

該系統(tǒng)是由電信號(hào)處理部分與液壓的功率輸出部分組成的控制系統(tǒng)，該電

液伺服系統(tǒng)綜合了電和液壓兩方面的特點(diǎn)，具有體積小、重量輕、控制精

度高、相應(yīng)速度快、信號(hào)處理靈活、輸出功率大、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。壓

送料機(jī)械手移送機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)采用一個(gè)伺服液壓缸驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)整個(gè)工作臺(tái)

沿軌道方向移動(dòng)。

1—液壓缸；2、3—液控單向閥；4、13、18—電磁換向閥；5—電液

伺服閥；6、15一壓力繼電器；7、14—蓄能器；8—減壓閥；10一單向閥;

9、12、20—過(guò)濾器；

n—冷卻器；16、17—調(diào)壓閥；19一定量泵；21—液位器；22—溫度

計(jì)；

23—帶點(diǎn)接點(diǎn)溫度計(jì)；24—加熱器；25—空氣過(guò)濾器；

該回路設(shè)計(jì)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

-2-

(1)伺服泵站由交流電機(jī)、軸向柱塞泵、溢流閥、單向閥、過(guò)濾器、

蓄能器，壓力繼電器、壓力表、加熱器以及冷卻回路等組成。泵站同時(shí)具

備溫度、液位等信號(hào)的監(jiān)測(cè)、報(bào)警功能，自動(dòng)化程度較高。液壓系統(tǒng)的啟

動(dòng)、停止、溢流閥的動(dòng)作、報(bào)警、緊急情況處理等由計(jì)算機(jī)及PLC協(xié)調(diào)控

制，以保證向伺服系統(tǒng)提供壓力穩(wěn)定的一定流量的液壓油。

(2)蓄能器一方面可以儲(chǔ)存液壓能，系統(tǒng)有多余壓力油液時(shí)可以儲(chǔ)

入蓄能器，而當(dāng)系統(tǒng)需要大流量時(shí)蓄能器再向系統(tǒng)放出壓力油液；另一方

面，可以減小系統(tǒng)的壓力沖擊。其中，蓄能器7使系統(tǒng)供油穩(wěn)定，同時(shí)更

重要的作用是提高伺服閥的相應(yīng)速度；蓄能器14作為系統(tǒng)的輔助油源，

同時(shí)起到降低和吸收系統(tǒng)振動(dòng)和油壓脈動(dòng)的作用。同時(shí)蓄能器雙截止閥設(shè)

計(jì)也便于拆卸蓄能器。

(3)該液壓回路中還應(yīng)用液壓鎖，液壓鎖的作用是避免由于伺服閥

零偏和零漂使得系統(tǒng)在未發(fā)出指令伺服閥口有微小打開(kāi)，使得液壓缸進(jìn)行

移動(dòng)。設(shè)計(jì)中采用兩位三通電磁換向閥對(duì)液壓鎖進(jìn)行操控，安全可靠。

(4)壓力繼電器通過(guò)檢測(cè)蓄能器壓力，向泵出口的遠(yuǎn)程控制電磁溢

流閥發(fā)出信號(hào)，以控制泵站是否繼續(xù)向系統(tǒng)提供壓力油。為了進(jìn)一步減小

壓力脈動(dòng)，吸收壓力沖擊，通常在伺服閥前設(shè)置慣性小，反應(yīng)靈敏的蓄能

器。

電液比例與伺服控制期末復(fù)習(xí)題初步整理(神話)

第一章一、電液比例與伺服控制分類

1、按液壓控制元件分：1電液比例控制系統(tǒng)，2液壓伺服控制系統(tǒng)。

2、按被控物理量分：1位置控制，2速度控制，3力控制系統(tǒng)，4壓

力控制系統(tǒng)，5其他控制系統(tǒng)3、按動(dòng)力元件類型分：1閥控液壓缸，2閥

控液壓馬達(dá)，3泵控液壓缸，4泵控液壓馬達(dá)閥控優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)速度快，控

制精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：效率低泵控優(yōu)點(diǎn)；效率高。缺點(diǎn)：響應(yīng)速度

慢，結(jié)構(gòu)復(fù)雜4、按系統(tǒng)控制方式：開(kāi)環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)

二、電液比例與伺服控制分類：1指令輸入元件，2檢測(cè)反饋元件，3

比較元件，4放大、轉(zhuǎn)換、控制元件，5也壓制性元件，6控制對(duì)象

第二章液壓放大元件定義:一種依據(jù)對(duì)液體的節(jié)流原理，已輸入機(jī)械

可控制信號(hào)（位移與轉(zhuǎn)角）來(lái)控制液壓信號(hào)輸出的元件。

一、放大元件結(jié)構(gòu)與分類（分類：滑閥、噴嘴擋板閥、射流式控制閥）

1、圓柱滑閥分類（控制性能好）a、按進(jìn)出口通道數(shù)分：四通閥、三

通閥、二通閥。b、按節(jié)流工作邊數(shù)分：四邊閥、雙邊閥、單邊閥

c、按閥預(yù)開(kāi)口形式分：負(fù)開(kāi)口（優(yōu)點(diǎn)：密封性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn):

由于流量增益又死區(qū)，故影響系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差）、零開(kāi)口（優(yōu)：有線性流量

增益，缺：加工制造困難）、正開(kāi)口（開(kāi)口范圍內(nèi)流量增益大，超出正開(kāi)

口范圍，增益降低;靈位壓力靈敏度低，泄漏量大，功率損耗大）

d、按閥芯閥套節(jié)流窗口形狀分：矩形（窗口面積與閥芯位移成正比,

有線性流量增益）、圓形、三角形e、按閥芯凸肩數(shù)目分：二凸肩、三凸

肩、四凸肩

2、噴嘴擋板閥優(yōu)：制造成本低，移動(dòng)部件擋板的慣量小，響應(yīng)速度

高。缺：零位泄漏大

3、射流式控制閥優(yōu)：清潔度要求不高，抗污能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)。缺:

壓力過(guò)高容易震動(dòng)，性能不易預(yù)測(cè)，容易產(chǎn)生故

障

二、閥的性化和閥系數(shù)

1、閥流量增益Kq：表示負(fù)載壓降一定時(shí)，單位負(fù)載壓降增加引起負(fù)

載流量的減少量。（越大越靈敏）2、流量一壓力系數(shù)Kc：表示閥開(kāi)度一

定時(shí)，單位負(fù)載壓降引起的負(fù)載流量的減少量。（影響穩(wěn)定性）

一3-

3、閥的壓力增益Kp：指Q=0時(shí)單位閥位移引起的負(fù)載壓力變化大小。

（閥對(duì)負(fù)載的控制能力）4、Kp=Kq/Kc

5、線性化流量方程：Aql=Kq某AXv—Kc某Api（零位工作點(diǎn)穩(wěn)

定性最差，增益量最大）6、理想滑閥:徑向間隙為零，工作邊銳利的滑

閥。

三、單噴嘴擋板閥工作原理：?jiǎn)螄娮鞊醢彘y實(shí)際是三通閥，只有一條

負(fù)載通道，控制控制腔，有桿腔與控制腔比較，控制缸的雙向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)擋

板與噴嘴的間隙間小時(shí)，由于可變液阻增大，使控制壓力Pc增大

Pc某Ah>Ps某Ar時(shí)，液壓缸向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)擋板與噴嘴間的間隙增大

時(shí)，由于可變液阻增小，使控制壓力Pc減小，Pc某Ah〈Ps某Ar時(shí)，液

壓缸向下運(yùn)動(dòng)。

第三章1、液壓動(dòng)力元件：由液壓控制元件和也壓執(zhí)行元件組成。

分類：1閥控液壓缸，2閥控液壓馬達(dá)，3泵控液壓缸，4泵控液壓馬

達(dá)

2、提高固有頻率Wh措施：a,增大液壓缸作用面積Ap；b、減少總壓

縮容積Vt；c、提高油液等效體積彈性模量Be;d、減少活塞上的總等效

質(zhì)量Mt。

3、提高阻尼比措施：a、采用正開(kāi)口閥；b、設(shè)置旁路泄露通道。C、

增大負(fù)載粘性阻尼。

4、負(fù)載匹配定義：根據(jù)負(fù)載軌跡來(lái)進(jìn)行負(fù)載匹配時(shí)，只要使動(dòng)力元

件的輸出持性曲線能夠包圍負(fù)載軌跡，同時(shí)使輸出特性曲線與負(fù)載軌跡之

間的區(qū)域盡量小，便認(rèn)為液壓動(dòng)力元件與負(fù)載相匹配。

5、最佳負(fù)載匹配：元件最大輸出功率點(diǎn)與負(fù)載最大功率點(diǎn)重合，功

率得到充分利用，效率高，且閥的流量增益和系統(tǒng)贈(zèng)增益下降不多。這種

匹配兼顧效率和性能各方面要求，認(rèn)為是最佳匹配。第四章一、電液伺服

閥組成：電一機(jī)械轉(zhuǎn)換元件、液壓放大元件、反饋機(jī)構(gòu)分類：1、按放大

級(jí)數(shù)分：?jiǎn)渭?jí)、二級(jí)、三級(jí)電液伺服閥。

2、按前置第一級(jí)結(jié)構(gòu)：?jiǎn)螄娮鞊醢迨?、雙噴嘴擋板閥式、射流管閥

式、射流偏轉(zhuǎn)板式、滑閥式。3、按主閥反饋量：滑閥位置反饋、負(fù)載流

量反饋、負(fù)載壓力反饋4、按電機(jī)械轉(zhuǎn)換元件：動(dòng)鐵式力矩馬達(dá)、動(dòng)圈式

力馬達(dá)

5、輸出液壓信號(hào)的不同：電液伺服閥電液流量控制伺服閥和比例流

量閥和電液壓力控制伺服閥兩大類。二、伺服放大器功能：1、將電壓轉(zhuǎn)

換為電流；2、功率放大；3、信號(hào)隔離功能

三、1、永磁動(dòng)鐵式力矩馬達(dá)工作原理：當(dāng)放大器有信號(hào)輸入時(shí)，產(chǎn)

生差動(dòng)電流，進(jìn)而產(chǎn)生控制磁通。當(dāng)1、3合成磁通大于2、4時(shí)，銜鐵上

產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较騃電磁力矩，使銜鐵繞扭軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)扭軸的反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)

矩、負(fù)載轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)矩平衡時(shí)，銜鐵停止轉(zhuǎn)動(dòng)。如果信號(hào)電流反向，則

電磁力矩也反向。在轉(zhuǎn)角不大時(shí)，產(chǎn)生的電磁力矩的大小與信號(hào)電流大小

成正比，方向由信號(hào)電流方向決定。

2、永磁動(dòng)圈式力馬達(dá)原理：力馬達(dá)的可動(dòng)線圈懸置于作氣隙中，永

久磁鐵在工作氣隙中形成極化磁通，當(dāng)控制電流加到線圈上時(shí)，線圈就會(huì)

受到電磁力的作用而運(yùn)動(dòng)。

3、線圈接法a、單線圈接法：可以減小電感的影響；b、串聯(lián)接法：

額定電流和電控功率小，但易受電源電壓變動(dòng)的影響。

C、并聯(lián)接法：電控功率小，工作可靠性高，但易受電源電壓變動(dòng)影

響。d、差動(dòng)接法：不易受電子放大器和電源電壓

變

動(dòng)的影響，可靠性高。

第五章1、滯后校正作用：是通過(guò)提高低頻段增益，減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)

誤差，或者在保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的條件下，通過(guò)降

低

系統(tǒng)高頻段的增益，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2、速度反饋校正作用：提高回路的剛度，減少速度反饋回路的內(nèi)、

外干擾和費(fèi)線性的影響提高系統(tǒng)的靜態(tài)精度。

3、速度和加速度反饋校正作用：同時(shí)提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和靜態(tài)性

能。4、壓力反饋校正作用：提高系統(tǒng)的阻尼比，但會(huì)降低系統(tǒng)的靜態(tài)剛

度。5、動(dòng)壓反饋校正作用：提高系統(tǒng)的阻尼比，且不會(huì)降低系統(tǒng)的靜態(tài)

剛度。

第六章一、基本內(nèi)容1、電液比例控制閥分類：比例壓力閥、比例流

量閥、比例方向閥2、比例電磁鐵基本結(jié)構(gòu)：控制線圈、倒磁體、銜鐵、

推桿。原理略

-4-

3、比例電磁鐵三種控制類型：力控制型、行程控制型、耐高壓雙向

極化型比例電磁鐵

二、電液比例控制壓力閥：1、功能：溢