一．電液伺服系統(tǒng)概述

電液伺服系統(tǒng)在自動(dòng)化領(lǐng)域是一類重要的控制設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于控制精度高、輸出功率大的工業(yè)控制領(lǐng)域．液體作為動(dòng)力傳輸和控制的介質(zhì)，跟電力相比雖有許多不甚便利之處且價(jià)格較貴，但其具有響應(yīng)速度快、功率質(zhì)量比值大及抗負(fù)載剛度大等特點(diǎn)，因此電液伺服系統(tǒng)在要求控制精度高、輸出功率大的控制領(lǐng)域占有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。電液伺服控制系統(tǒng)是以液壓為動(dòng)力，采用電氣方式實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸和控制的機(jī)械量自動(dòng)控制系統(tǒng)。按系統(tǒng)被控機(jī)械量的不同，它又可以分為電液位置伺服系統(tǒng)、電液速度伺服控制系統(tǒng)和電液力控制系統(tǒng)三種。

我國的電液伺服發(fā)展水平目前還處在一個(gè)發(fā)展階段，雖然在常規(guī)電液伺服控制技術(shù)方面，我們有了一定的發(fā)展。但在電液伺服高端產(chǎn)品及應(yīng)用技術(shù)方面，我們距離國外發(fā)達(dá)國家的技術(shù)水平還有著很大差距。電液伺服技術(shù)是集機(jī)械、液壓和自動(dòng)控制于一體的綜合性技術(shù)，要發(fā)展國內(nèi)的電液伺服技術(shù)必須要從機(jī)械、液壓、自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)等各技術(shù)領(lǐng)域同步推進(jìn)。

二．電液伺服的組成

電液控制系統(tǒng)是電氣液壓控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱，它由電氣控制及液壓兩部分組成。在電子-液壓混合驅(qū)動(dòng)技術(shù)里，能量流是由電子控制，由液壓回路傳遞，充分結(jié)合了電子控制和液壓傳動(dòng)兩者混合驅(qū)動(dòng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)避免了它們各自的缺陷。

⑴電子驅(qū)動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)

①高精度、高效率，低能耗、低噪音

②高性能動(dòng)態(tài)能量控制

③穩(wěn)定的溫度性能

④能量再生及反饋電網(wǎng)

⑤在循環(huán)空閑的時(shí)間沒有能量損失

⑵液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)

①高(力/功)密度

②結(jié)構(gòu)緊湊

③液壓馬達(dá)（油缸）是大功率且經(jīng)濟(jì)的執(zhí)行元件

④在液壓系統(tǒng)做壓力控制的時(shí)候有明顯的能量流失

液壓部分：以液體為傳動(dòng)介質(zhì)，靠受壓液體的壓力能來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和能量傳遞。基于液壓傳動(dòng)原理，系統(tǒng)能夠根據(jù)機(jī)械裝備的要求，對(duì)位置、速度、加速度、力等被控量按一定的精度進(jìn)行控制，并且能在有外部干擾的情況下，穩(wěn)定、準(zhǔn)確的工作，實(shí)現(xiàn)既定的工藝目的。（工控網(wǎng)）

液壓伺服閥是輸出量與輸入量成一定函數(shù)關(guān)系，并能快速響應(yīng)的液壓控制閥，是液壓伺服系統(tǒng)的重要元件。液壓伺服閥通常由電一機(jī)械轉(zhuǎn)換器(力矩馬達(dá)

或力馬達(dá))、液壓放大器和反饋或平衡機(jī)構(gòu)等三部分組成。目前液壓伺服閥主要是指電液伺服閥，它在接受電氣模擬信號(hào)后，相應(yīng)輸出經(jīng)過調(diào)制的流量和壓力，它既是電液轉(zhuǎn)換元件，也是功率放大元件，它能將小功率的微弱電氣輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為大功率的液壓能(流量和壓力)輸出，實(shí)現(xiàn)電液信號(hào)的轉(zhuǎn)換與液壓放大。

系統(tǒng)的核心：電液伺服閥，電液伺服閥是電液伺服控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它既是電液伺服系統(tǒng)中電氣控制部分和液壓執(zhí)行部分的接口，又是實(shí)現(xiàn)用小信號(hào)控制大功率的放大元件。在多種類型電液伺服閥中，以雙噴嘴擋板二級(jí)電液伺服閥應(yīng)用最為廣泛，其流量范圍從零點(diǎn)幾升每分鐘到數(shù)百升每分鐘不等。電液伺服系統(tǒng)還具有典型的伺服系統(tǒng)(又稱隨動(dòng)系統(tǒng))的特點(diǎn)，即是具有功率放大作用的一種自動(dòng)控制系統(tǒng)，在給定值不確定度很高的情況下，系統(tǒng)的輸出量總是能精確的跟蹤輸入量的變化。另外，隨動(dòng)系統(tǒng)的基本職能是對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，可保證足夠能量推動(dòng)負(fù)載(被控對(duì)象)按照輸入信號(hào)的規(guī)律運(yùn)動(dòng)，并使輸入與輸出之間的偏差在允許的誤差范圍內(nèi)。

電液伺服系統(tǒng)因其具有輸出功率大、控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。電液伺服閥作為電液伺服控制系統(tǒng)的核心部件，其性能的好壞直接影響整個(gè)電液伺服控制系統(tǒng)的性能。電液伺服閥是輸出量與輸入量成一定函數(shù)關(guān)系，并能快速響應(yīng)的液壓控制閥，是液壓伺服系統(tǒng)的重要元件，它在接受電氣模擬信號(hào)后，相應(yīng)輸出經(jīng)過調(diào)制的流量和壓力，它既是電液轉(zhuǎn)換元件，也是功率放大元件，它能將小功率的微弱電氣輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為大功率的液壓能(流量和壓力)輸出，實(shí)現(xiàn)電液信號(hào)的轉(zhuǎn)換與液壓放大。

對(duì)電液伺服閥的控制是通過控制其線圈通過電流的大小來控制力矩馬達(dá)產(chǎn)生的力的大小，進(jìn)而控制流量，轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的位移

電氣部分：電液伺服系統(tǒng)中偏差信號(hào)的檢測(cè)、校正和初始放大都是采用電氣、電子元件來實(shí)現(xiàn)的。電液伺服系統(tǒng)是一種采用電液伺服機(jī)構(gòu)，根據(jù)液壓傳動(dòng)原理建立起來的自動(dòng)控制系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)隨著控制信號(hào)的改變而改變。

伺服放大器是電液伺服控制系統(tǒng)的重要組成部分，用以改善電液控制元件或系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。伺服放大器是指驅(qū)動(dòng)電液伺服閥的直流功率放大器，其前置級(jí)為前置放大電路，功率級(jí)為電流負(fù)反饋放大電路。

伺服放大器的作用是將輸入電壓信號(hào)與反饋信號(hào)比較后的偏差信號(hào)加以放大和運(yùn)算，輸出一個(gè)與偏差信號(hào)電壓成一定函數(shù)關(guān)系的控制電流，輸入到伺服力矩馬達(dá)線圈中去驅(qū)動(dòng)伺服閥。進(jìn)一步減少這個(gè)信號(hào)，使得系統(tǒng)達(dá)到所需要的控制精度。

三．電液伺服控制原理

電液伺服的工作過程主要是由控制計(jì)算機(jī)根據(jù)該系統(tǒng)給出的目標(biāo)位置，計(jì)算出當(dāng)前控制信號(hào)，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后，傳遞到伺服放大器中，伺服放大器的輸出電流驅(qū)動(dòng)電液伺服閥閥芯移動(dòng)，由液壓源提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)液壓缸實(shí)現(xiàn)加載功能。負(fù)載的實(shí)際位置經(jīng)過位移傳感器反饋回伺服放大器中，構(gòu)成一個(gè)完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)位置的跟蹤，這是我們最常見的電液伺服控制原理，

這是最常見的電液伺服控制，閥放大器作為閉環(huán)控制器使用，優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，容易上手，缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)PID參數(shù)很不方便，也不靈活，而且看不到實(shí)際反饋，不利于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

所以建議將閉環(huán)控制做到PLC或運(yùn)動(dòng)控制器里，放大器僅作為功率放大器使用，通過計(jì)算機(jī)或觸摸屏設(shè)定指令值和參數(shù)，采集傳感器信號(hào)并經(jīng)過處理后傳給PLC或運(yùn)動(dòng)控制器，通過比較給定指令信號(hào)和反饋信號(hào)的誤差，經(jīng)過恰當(dāng)?shù)腜ID控制運(yùn)算后，形成位移閉環(huán)控制系統(tǒng)。利用反饋信號(hào)與輸入信號(hào)相比較得到偏差信號(hào)，使系統(tǒng)向著減小偏差的方向變化，不斷修正傳送給伺服閥的信號(hào)，直至偏差等于零或足夠小，從而使系統(tǒng)的實(shí)際輸出與期望值相符，直到滿足指標(biāo)要求，這樣就實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制功能。

近年來，PLC的結(jié)構(gòu)和性能不斷改進(jìn)，隨著PLC的性能價(jià)格比不斷提高，許多小型PLC具備了過去大型機(jī)才具有的運(yùn)算速度和高級(jí)功能，因此已廣泛地應(yīng)用，本文所提出的方法具有普遍性，取自具體的工程實(shí)踐。

電液位置伺服系統(tǒng)主要是用于解決位置跟隨的控制問題，以電液伺服閥實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服油缸的位置控制，加入位移傳感器構(gòu)成位置閉環(huán)控制系統(tǒng)。位置傳感器（線位移傳感器）用來測(cè)量實(shí)際位置信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)或電壓信號(hào)送至PLC或控制器作為反饋信號(hào)。其根本任務(wù)就是通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)被控量對(duì)給定量的及時(shí)和準(zhǔn)確跟蹤，并要具有足夠的控制精度。電液伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性是衡量一套電液伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試水平的重要指標(biāo)。它由電信號(hào)處理裝置和若干液壓元件組成，元件的動(dòng)態(tài)性能相互影響，相互制約及系統(tǒng)本身所包含的非線性，致使其動(dòng)態(tài)性能復(fù)雜。

四．電液伺服應(yīng)用

電液伺服控制技術(shù)作為連接現(xiàn)代微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和液壓技術(shù)的橋梁，已經(jīng)成為現(xiàn)代控制技術(shù)的重要構(gòu)成。由于它具有線性好、死區(qū)小、靈敏度高，動(dòng)態(tài)性能好、響應(yīng)快、精度高等顯著優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。

電液伺服系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、輸出功率大、控制精確性高等突出優(yōu)點(diǎn)，因而在航空航天、軍事、冶金、交通、工程機(jī)械等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著電液伺服閥的誕生，使液壓伺服技術(shù)進(jìn)入了電液伺服時(shí)代，其應(yīng)用領(lǐng)域也得到廣泛的擴(kuò)展。電液位置伺服系統(tǒng)是最基本和最常用的一種液壓伺服系統(tǒng)，如機(jī)床工作臺(tái)的位置、板帶軋機(jī)的板厚、飛機(jī)和船舶的舵機(jī)控制。電液位置伺服控制系統(tǒng)適合于負(fù)載慣性大的高速、大功率對(duì)象的控制，它已在飛行器的姿態(tài)控制、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制、雷達(dá)天線的方位控制、機(jī)器人關(guān)節(jié)控制、帶材跑偏、張力控制、材料試驗(yàn)機(jī)、加載裝置、雷達(dá)和火炮控制系統(tǒng)以及振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)等中得到應(yīng)用。