電液伺服閥的案例
電液伺服閥—過去、現(xiàn)在和將來（轉(zhuǎn)自液壓傳動與控制）
英文作者：Andrew Plummer，巴斯大學(xué)（Universityof Bath）
中文譯校：騰益登
* 建議閱讀時間：20~30mins*
摘要
到2016年為止，第一個關(guān)于兩級電液伺服閥的專利已經(jīng)過去了70年，而雙噴嘴擋板伺服閥專利的授權(quán)也過去了60年。本篇文章主要回顧在那個時代關(guān)于伺服閥的一些設(shè)計(jì)，特別兩級電液伺服閥。單級閥，也就是直動式或者比例閥的發(fā)展，在工業(yè)上而不是航空方面的應(yīng)用，也做了簡單回顧。接著，討論了目前關(guān)于伺服閥技術(shù)的一些研究，特別是壓電驅(qū)動以及增材制造。
1. 介紹
伺服閥是閉環(huán)電液運(yùn)動控制系統(tǒng)的主要元件。“伺服閥”是指主閥芯位置與電信號成比例，而閥芯運(yùn)動是由內(nèi)部液動力驅(qū)動的。閥芯的運(yùn)動改變節(jié)流口的大小，因此控制了流量；然而，流量取決于節(jié)流口壓差，除非使用了壓力補(bǔ)償器。最常見的伺服閥設(shè)計(jì)就是帶機(jī)械反饋的兩級噴嘴擋板伺服閥（圖1）。
圖1 兩級噴嘴擋板伺服閥
主要元件有：
力矩馬達(dá)作為電氣與機(jī)械的轉(zhuǎn)換器，由彈簧管支撐，其無摩擦偏轉(zhuǎn)，隔離了力矩馬達(dá)與液壓油（圖2a）。
擋板由力矩馬達(dá)驅(qū)動，可以限制通過噴嘴的流量（圖2b）；擋板行程~0.1mm。也可以用單個噴嘴（圖2c），其只能用于調(diào)節(jié)閥芯一側(cè)的壓力。但是由于液動力的不平衡，其對力矩馬達(dá)有更高的要求。
第一級形成H型液壓橋式回路，其中一對噴嘴是可變節(jié)流器，當(dāng)擋板偏轉(zhuǎn)的時候，會在閥芯兩端產(chǎn)生壓差。
反饋彈簧桿帶動閥芯移動（行程大約~1mm），直到擋板的反饋力與力矩馬達(dá)的力相平衡，擋板將再回到中心位置。
圖2 噴嘴擋板先導(dǎo)級元件
伺服閥既是一個功率放大器，也是一個電氣與液壓的轉(zhuǎn)換器。
展開 電液伺服閥的頻率響應(yīng)特性曲線，你讀懂了嗎（ 液壓傳動與控制）
電液伺服閥的動態(tài)特性一般用頻率響應(yīng)或瞬態(tài)響應(yīng)表示，因?yàn)樗矐B(tài)響應(yīng)比較簡單，此處不討論。
伺服閥動態(tài)測試時，當(dāng)改變輸入信號的頻率，輸出信號也將出現(xiàn)幅值和相位的變化。頻率響應(yīng)特性就是頻率響應(yīng)的幅值和相位與諧波輸入頻率ω的關(guān)系特性，包括幅頻特性和相頻特性。
兩個概念：幅值比和相位差
幅值比
在某一指定的頻率值下輸出流量與輸入電流的振幅比A1，除以基準(zhǔn)低頻時輸出流量與輸入電流的振幅比Ao0，即為該指定頻率時的幅值比A1/Ao。常以1~10Hz作為基準(zhǔn)低頻。幅值比A1/Ao是無因次量，通常取20lg(A1l/Ao)的值來衡量幅值比，201g(A1/Ao)的單位為dB。
頻寬
頻寬即A1/Ao=0.707，或20lg(A1/Ao0)=－3dB時的頻率值。
一般規(guī)定A1由Ao下降3dB時的頻率(即輸出流量為基準(zhǔn)頻率時輸出流量的70.7%) 為系統(tǒng)的截止頻率。它表示超出此頻率后, 輸出就急劇衰減, 跟不上輸入。在此截止頻率處，近似幅頻伯德圖與精確值最大誤差約-3dB。
相位差
輸入電流及輸出流量作正弦變化時，輸出與輸入的相位差。即輸出與輸入之間不會完全同步，存在滯后現(xiàn)象。
相頻寬
輸出流量與輸入電流的相位差為滯后90°時的頻率值。
關(guān)于伯德圖的繪制
幅頻特性和相頻特性的橫坐標(biāo)w均用以10為底的對數(shù)值分度，但需要注意習(xí)慣標(biāo)識。
如何查看伺服閥樣本上的頻率響應(yīng)曲線
在選擇伺服閥時，我們必須根據(jù)質(zhì)量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)要求，選擇合適頻寬的伺服閥。頻寬值越大，閥響應(yīng)越快。但是，并不意味著我們在選用伺服閥的時候，一味的選擇高頻響的伺服閥，因?yàn)檫@意味此類閥會有更高的制造精度和成本，而對系統(tǒng)來說并不經(jīng)濟(jì)。
展開 電液比例伺服控制容積調(diào)速系統(tǒng)仿真研究
分析電液比例伺服閥的特點(diǎn)及電液比例伺服閥控變量泵容積調(diào)速的原理。利用AMESim 軟件，建立比例伺服閥控變量泵容積調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型。利用該模型對系統(tǒng)的性能進(jìn)行仿真研究，結(jié)果表明: 該調(diào)速系統(tǒng)具有很好的速度跟蹤特性、較小的速度超調(diào)量、較高的速度控制精度以及較好的系統(tǒng)工作穩(wěn)定性。
009-電液比例伺服控制容積調(diào)速系統(tǒng)仿真研究.rar
液壓橋路分析（轉(zhuǎn)自伺服閥及電液伺服系統(tǒng)）
B型半橋
B型半橋在液壓元件，尤其是液壓閥中，應(yīng)用最為廣泛。
一個B型半橋——單噴嘴擋板閥
兩個B型半橋——雙噴嘴擋板閥
蓋板式插裝溢流閥：外控油經(jīng)過x口，再經(jīng)過節(jié)流孔到達(dá)插裝閥上端容腔，上端容腔和溢流閥并聯(lián)。溢流閥相當(dāng)于可變節(jié)流口。插裝閥上端容腔即為負(fù)載腔。
先導(dǎo)式溢流閥：油液經(jīng)過節(jié)流孔達(dá)到主閥芯上腔，上腔和先導(dǎo)閥芯閥座并聯(lián)。先導(dǎo)閥芯閥座即為可變節(jié)流口。主閥上腔為負(fù)載腔。典型的B型半橋。
C型半橋
伺服閥單腔使用，手動可調(diào)節(jié)流閥與負(fù)載腔并聯(lián)，節(jié)流閥出口回油。對負(fù)載進(jìn)行控制之前，通過調(diào)節(jié)手動節(jié)流閥，可對回油液阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而對負(fù)載壓力特性曲線的起始點(diǎn)和斜率進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)壓力特性曲線的起始點(diǎn)和斜率調(diào)節(jié)完畢，節(jié)流閥便不再動，使其開口保持不變；此時通過調(diào)節(jié)伺服閥指令信號，來改變伺服閥開度，進(jìn)而對負(fù)載進(jìn)行壓力控制。
實(shí)測曲線如下：
圖中，橫軸為指令信號，測試范圍為4-20mA；縱軸為負(fù)載腔壓力，單位為bar。左圖中，系統(tǒng)供油壓力為8bar。右圖中，系統(tǒng)供油壓力為14bar。
測試時，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開口，可以設(shè)定壓力特性曲線的初始值，再結(jié)合調(diào)節(jié)伺服閥的零位，可對壓力特性曲線的斜率進(jìn)行調(diào)節(jié)。在4-20mA的信號范圍內(nèi)，可以獲得0bar到系統(tǒng)供油壓力之間的任意控制壓力。
從圖中可以看出，壓力滯環(huán)非常小，不到1%；而且控制精度很高，可達(dá)0.1bar。
D型半橋
D型半橋用得不多，暫時未到實(shí)例。
展開 
階躍響應(yīng)超調(diào)和幅頻諧振（轉(zhuǎn)自 伺服閥及電液伺服系統(tǒng)）
現(xiàn)在電液伺服系統(tǒng)對動態(tài)要求越來越高。動態(tài)一般是看階躍響應(yīng)曲線和伯德圖。階躍響應(yīng)是考察時域特性，伯德圖是考察頻域特性。
階躍響應(yīng)包括兩個重要指標(biāo)：上升時間和超調(diào)量
伯德圖也包括兩個重要指標(biāo)：-3DB對應(yīng)的帶寬和諧振
一般的電液系統(tǒng)都可以看成二階震蕩系統(tǒng)，對于二階系統(tǒng)，當(dāng)阻尼系數(shù)＜0.707時，頻域的震蕩指標(biāo)Mr（諧振峰值）和時域的阻尼系數(shù)可以互相換算（以前公眾號文章講過多次）。今天舉幾個例子，有個直觀感受。
有些朋友可能會疑惑，為什么調(diào)節(jié)系統(tǒng)PID參數(shù)，當(dāng)P值變大時，系統(tǒng)的超調(diào)量會增加？根據(jù)上面公式，說明此時系統(tǒng)的阻尼系數(shù)變小了。為什么會變小呢？
公式推導(dǎo)太復(fù)雜，也非常無趣，以最簡單的單位負(fù)反饋為例子：
直接看結(jié)果，當(dāng)P值增加時，系統(tǒng)的開環(huán)總增益K增加，此時系統(tǒng)的阻尼系數(shù)變小。自然固有頻率增加。系統(tǒng)響應(yīng)變快，自然容易震蕩和超調(diào)。
下面看幾個例子：
例一：階躍響應(yīng)超調(diào)小時（藍(lán)色曲線），諧振峰值也小（伯德圖中+0.2db）：
例二：階躍響應(yīng)超調(diào)大時（藍(lán)色曲線），諧振峰值也大（伯德圖中+1.1db）：
展開 [液壓伺服系統(tǒng)]
液壓伺服系統(tǒng)通常應(yīng)包括：實(shí)際狀態(tài)的測量反饋元件；小功率指令信號的傳遞元件和大功率液壓執(zhí)行元件；期望狀態(tài)和反饋狀態(tài)的比較元件；差值信號的放大元件。液壓伺服系統(tǒng)分為機(jī)械液壓伺服系統(tǒng)、電液伺服系統(tǒng)和氣液伺服系統(tǒng)。它們的指令信號分別為機(jī)械信號、電信號和氣壓信號。電液伺服系統(tǒng)因電氣控制靈活而得到廣泛的應(yīng)用；氣液伺服系統(tǒng)用于防爆的環(huán)境或容易獲得氣壓信號的場合。液壓伺服系統(tǒng)應(yīng)具有必要的性能：工作穩(wěn)定；對指令信號反應(yīng)快；穩(wěn)態(tài)誤差小；對干擾不敏感。液壓伺服系統(tǒng)是自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的一種。在精密加工的定位系統(tǒng)中，液壓伺服系統(tǒng)能保證小于0.1微米的加工誤差。世界上許多巨大天文望遠(yuǎn)鏡的動作，都是用星光作為伺服系統(tǒng)的指令信號，通過液壓伺服系統(tǒng)和執(zhí)行元件進(jìn)行跟蹤的。
四、系統(tǒng)組成
液壓伺服系統(tǒng)是由液壓動力機(jī)構(gòu)和反饋機(jī)構(gòu)組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)﹐分為機(jī)械液壓伺服系統(tǒng)和電氣液壓伺服系統(tǒng)（簡稱電液伺服系統(tǒng)）兩類。其中﹐機(jī)械液壓伺服系統(tǒng)應(yīng)用較早﹐主要用於飛機(jī)的舵面控制和機(jī)床仿型裝置上。隨著電液伺服閥的出現(xiàn)﹐電液伺服系統(tǒng)在自動化領(lǐng)域占有重要位置。很多大功率快速響應(yīng)的位置控制和力控制都應(yīng)用電液伺服系統(tǒng)﹐如飛機(jī)﹑導(dǎo)彈的舵機(jī)控制系統(tǒng)﹐船舶的舵機(jī)系統(tǒng)﹐雷達(dá)﹑大炮的隨動系統(tǒng)﹐軋鋼機(jī)械的液壓壓下系統(tǒng)﹐機(jī)械手控制和各種科學(xué)試驗(yàn)裝置（飛行模擬轉(zhuǎn)臺﹑振動試驗(yàn)臺）等。
五、優(yōu)缺點(diǎn)
液壓伺服系統(tǒng)是從1950年開始出現(xiàn)的，幾十年來獲得了很大的發(fā)展，目前在各種技術(shù)領(lǐng)域里幾乎都廣泛的使用了液壓控制。
優(yōu)點(diǎn)：
（1）液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作快，換向迅速。就流量——速度的傳遞函數(shù)而言，基本上是一個固有頻率很大的振蕩環(huán)節(jié)，而且隨著流量的加大和參數(shù)的最佳匹配可以使固有頻率增大到和電液伺服閥的固有頻率相比。電液伺服閥的固有頻率一般在100HZ以上，因而液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的頻率響應(yīng)是很快的，而且易于高速啟動、制動和換向。
展開 基于HYPNEU的航空集成控制閥虛擬樣機(jī)建模與仿真
在集控閥系統(tǒng)中，可以利用的Hypneu庫模型包括高壓油源、油箱、作動筒。
（2）利用Hypneu Shape Designer（Hypneu SD）創(chuàng)建獨(dú)特圖標(biāo)或模型。使用通用閥構(gòu)建器（Universal Valve Builder，UVB），可以構(gòu)建幾乎無窮無盡的各種結(jié)構(gòu)的閥元件，如各種液壓方向閥和伺服/比例控制閥等，在使用默認(rèn)閥體組件時，可以不必編寫相應(yīng)的控制代碼。在集控閥系統(tǒng)中，由于閥的設(shè)計(jì)與控制方式較為特殊，大部分閥都需要用Hypneu SD進(jìn)行重新建模。
該集控閥有兩種工作模式，分別是電傳與手動操作模式。默認(rèn)狀態(tài)下處于電傳模式，該模式下，電磁閥同時控制轉(zhuǎn)換閥、溝通閥、選擇閥處于1位。高壓油源供油給轉(zhuǎn)換閥，油液經(jīng)過轉(zhuǎn)換閥的左腔進(jìn)入電液伺服閥。電液伺服閥接受飛行員發(fā)出的電信號處于1位或者2位，油液再依次進(jìn)入溝通閥、選擇閥、阻尼閥，最后進(jìn)入作動筒的左腔或者右腔，推動活塞運(yùn)動。
手動操作模式下，電磁閥處于0位，轉(zhuǎn)換閥、溝通閥、選擇閥都處于0位，高壓油源經(jīng)過轉(zhuǎn)換閥的右腔進(jìn)入平板閥，接受手動控制信號，依次進(jìn)入溝通閥、選擇閥、阻尼閥，最后推動活塞。
阻尼閥接受高壓油源的信號處于1位，如果高壓油源出現(xiàn)故障，則阻尼閥回到0位，系統(tǒng)終止工作。
圖2 集控閥油路圖
由于集控閥由多個特殊閥組成，下面以兩個具有代表性的來分別介紹。這兩個閥分別是兩位三通與兩位六通的情形。
（1）轉(zhuǎn)換閥（兩位三通）
轉(zhuǎn)換閥由兩個腔體組成，控制方式為液壓先導(dǎo)加壓控制。在UVB中找到對應(yīng)模塊，將某些對修改的自動保護(hù)關(guān)閉，組成轉(zhuǎn)換閥的閥體：
圖3組建閥體
加上控制端并保存：
圖4 控制端設(shè)置
至此，完成了一個閥的創(chuàng)建，將該元件添加到Hypneu庫中即可在油路建模中使用。
展開 電液控制閥設(shè)計(jì)與應(yīng)用的發(fā)展
非常復(fù)雜的亢余電液機(jī)械系統(tǒng)被開發(fā)出來。
同時，工業(yè)上的用途也得以發(fā)展。軋機(jī)、打鉚機(jī)、彎管機(jī)等機(jī)器設(shè)備開始實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制（NC），大多數(shù)使用電液系統(tǒng)。
2.3 工業(yè)閥
有些公司開始開發(fā)僅用于工業(yè)用途的閥。
另一些公司如穆格（Moog）最初采用“工業(yè)化”的航空閥以滿足工業(yè)專用閥的需求。最早在1963年，“73”系列閥就降低標(biāo)準(zhǔn)，采用了當(dāng)時較低的工業(yè)過濾標(biāo)準(zhǔn)，配有一個保護(hù)先導(dǎo)級的最后一級過濾器，同時還配有一個可更換的較粗的過濾器。
這種發(fā)展延續(xù)下來，出現(xiàn)了更多款式的閥，都具備上述全部關(guān)鍵的“1960”特性，但又有以下特點(diǎn)：
l 閥體較大（相對于航空閥）以便于加工，采用鋁而不用鑄鋼。
l 一級分開，便于調(diào)整和維護(hù)。
l 較少關(guān)注于高壓，例如，采用1000 to 2000 psi，而不采用飛機(jī)常用的3000 psi。
l 努力實(shí)現(xiàn)閥型標(biāo)準(zhǔn)化
一個日益增長的用途是飛行動作模擬，該用途逐步用于各個領(lǐng)域，從而孕育了測試行業(yè)，以至于從硬紙盒到汽車所有東西都被放在電液自由度平臺上上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
機(jī)器人出現(xiàn)并采用電液系統(tǒng)多年。塑料制造業(yè)借助于電液系統(tǒng)的驅(qū)動和精確度，加上閉環(huán)控制對重復(fù)性能的改善，從而提高了吹模和注模部件的質(zhì)量。電液控制系統(tǒng)的使用使生產(chǎn)諸如照相機(jī)和鏡頭這樣的產(chǎn)品第一次成為可能。
氣和蒸汽輪機(jī)使用伺服閥進(jìn)行可靠的速度控制。
鋼鐵業(yè)是一個獨(dú)特的分支。在這里，液壓驅(qū)動是必須的，電液系統(tǒng)的可控性被充分用于諸如厚度控制之類的用途。有時大流量意味著三級閥需要滿足與小流量閥相同的控制要求。這些鋼鐵業(yè)工藝用途一直是高性能伺服閥的領(lǐng)地，而新材料處理用途則被比例閥占領(lǐng)。比例閥通過對重型鋼卷的平滑控制可提高產(chǎn)量和靈活性。
展開 汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)工作原理及技術(shù)詳解，收藏備用！
（2）液力彈簧式液壓伺服系統(tǒng)用油動機(jī)位移傳感器（LVDT）取代原機(jī)械反饋杠桿，錯油門上下腔采用液壓油平衡，典型液力彈簧式液壓伺服系統(tǒng)是引人DDV電液伺服閥的應(yīng)用，DDV閥抗污染能力較強(qiáng)，避免了髙壓抗燃油系統(tǒng)中噴嘴擋板式伺服閥容易卡澀的問題。系統(tǒng)原理如下圖所示。
DEH控制器生成的油動機(jī)閥位指令信號，經(jīng)伺服放大板、DDV閥，形成調(diào)節(jié)油壓至錯油門，從而使油動機(jī)動作。油動機(jī)行程經(jīng)位移傳感器測出，反饋至伺服放大板輸入端，使之與該油動機(jī)閥位指令保持相等，從而使油動機(jī)行程完全由DEH閥位指令控制。電液伺服油動機(jī)控制過程如下圖所示。
液力彈簧式液壓伺服系統(tǒng)控制不受壓力油波動影響，克服了機(jī)械反饋的寄生反饋。油動機(jī)行程采用電反饋，控制更精確，便干故障診斷。通過改進(jìn)錯油門滑閥的設(shè)計(jì)工藝，進(jìn)一步提高了伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
03
自容式系統(tǒng)
自容式液壓伺服系統(tǒng)將油源站和伺服系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)，采用優(yōu)化的高壓電液伺服技術(shù)，保證油動機(jī)的動態(tài)性能與高壓抗燃油系統(tǒng)的相當(dāng)。采用小流量容積泵和蓄能器很好地滿足了油動機(jī)穩(wěn)態(tài)流量很小和動態(tài)流量很大的特點(diǎn)。由于這種執(zhí)行器為一個獨(dú).立的部件，有自己的油源和電液伺服系統(tǒng)，通過接收指令能夠控制油動機(jī)所有的動作，具有集成度高、可靠性高、應(yīng)用簡便、節(jié)能、環(huán)保和耐污染等特點(diǎn)。
如下圖所示，自容式液壓伺服系統(tǒng)采用了兩個電動機(jī)泵組，一備一用，同時可以進(jìn)行在線切換。兩個電動機(jī)泵組下面有截止閥和吸油器，油液輸出經(jīng)過單向閥和髙壓濾油器之后，旁邊有溢流閥保護(hù)，再通過截止閥向后充油’這里面有一個充油電磁閥，這是為了讓油泵間歇工作所設(shè)置的。
展開 電液控制閥設(shè)計(jì)與應(yīng)用的發(fā)展（轉(zhuǎn)自液壓傳動與控制）
非常復(fù)雜的亢余電液機(jī)械系統(tǒng)被開發(fā)出來。
同時，工業(yè)上的用途也得以發(fā)展。軋機(jī)、打鉚機(jī)、彎管機(jī)等機(jī)器設(shè)備開始實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制（NC），大多數(shù)使用電液系統(tǒng)。
2.3 工業(yè)閥
有些公司開始開發(fā)僅用于工業(yè)用途的閥。
另一些公司如穆格（Moog）最初采用“工業(yè)化”的航空閥以滿足工業(yè)專用閥的需求。最早在1963年，“73”系列閥就降低標(biāo)準(zhǔn)，采用了當(dāng)時較低的工業(yè)過濾標(biāo)準(zhǔn)，配有一個保護(hù)先導(dǎo)級的最后一級過濾器，同時還配有一個可更換的較粗的過濾器。
這種發(fā)展延續(xù)下來，出現(xiàn)了更多款式的閥，都具備上述全部關(guān)鍵的“1960”特性，但又有以下特點(diǎn)：
l 閥體較大（相對于航空閥）以便于加工，采用鋁而不用鑄鋼。
l 一級分開，便于調(diào)整和維護(hù)。
l 較少關(guān)注于高壓，例如，采用1000 to 2000 psi，而不采用飛機(jī)常用的3000 psi。
l 努力實(shí)現(xiàn)閥型標(biāo)準(zhǔn)化
一個日益增長的用途是飛行動作模擬，該用途逐步用于各個領(lǐng)域，從而孕育了測試行業(yè)，以至于從硬紙盒到汽車所有東西都被放在電液自由度平臺上上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
機(jī)器人出現(xiàn)并采用電液系統(tǒng)多年。塑料制造業(yè)借助于電液系統(tǒng)的驅(qū)動和精確度，加上閉環(huán)控制對重復(fù)性能的改善，從而提高了吹模和注模部件的質(zhì)量。電液控制系統(tǒng)的使用使生產(chǎn)諸如照相機(jī)和鏡頭這樣的產(chǎn)品第一次成為可能。
氣和蒸汽輪機(jī)使用伺服閥進(jìn)行可靠的速度控制。
鋼鐵業(yè)是一個獨(dú)特的分支。在這里，液壓驅(qū)動是必須的，電液系統(tǒng)的可控性被充分用于諸如厚度控制之類的用途。有時大流量意味著三級閥需要滿足與小流量閥相同的控制要求。這些鋼鐵業(yè)工藝用途一直是高性能伺服閥的領(lǐng)地，而新材料處理用途則被比例閥占領(lǐng)。比例閥通過對重型鋼卷的平滑控制可提高產(chǎn)量和靈活性。
展開 液壓圖形符號識別之七種液壓閥的符號原理
電液比例控制閥
電液比例控制閥用于開環(huán)控制（閉環(huán)控制時需用內(nèi)反饋元件），可根據(jù)輸入的電信號成正比連續(xù)地對液壓系統(tǒng)的參量（壓力、流量及方向）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離計(jì)算機(jī)控制，并可以防止液壓沖擊。
電液比例閥我們前面也簡單介紹過，他是通過電信號控制閥芯的移動量，從而可以控制閥的流量，壓力，和方向。實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，我們可以認(rèn)為，電液比例閥是集成了一個比例電磁鐵和一個控制閥，由于用途不同，所以比例閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通閥也略有差別。
我們來看右邊這個圖，比例電磁鐵控制先導(dǎo)閥的閥芯移動量，然后壓力信號傳遞給主閥芯，來控制主閥芯的開啟關(guān)閉。
電液比例控制閥是一種性能介于普通液壓控制閥和電液伺服閥之間的新閥種，在制造成本和抗污染等方面優(yōu)于電液伺服閥。
比例閥和伺服閥的成本較高，價格也很高，他們目前只用在一些高端的機(jī)械設(shè)備上，如鋼鐵，鍛壓，化工等要求精準(zhǔn)控制的場合。
比例閥與普通液壓元件相比，有如下特點(diǎn)：
1、 電信號便于傳遞，能簡單地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn) 距離控制。
2、 能連續(xù)、按比例地控制液壓系統(tǒng)的 壓力和流量，實(shí)現(xiàn)對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置、速 度、力量的控制，并能減少壓力變換時的沖 擊。
3、 減少了元件數(shù)量，簡化了油路。
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壓力補(bǔ)償流量控制-閥前 vs 閥后（轉(zhuǎn)自電液愛好者）
PVG100技術(shù)參數(shù)示意：
PVG100四聯(lián)閥組示意：
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對比總結(jié)
閥前壓力補(bǔ)償流量控制，主閥閥口的壓差由主閥各自單獨(dú)的補(bǔ)償器確定，可以更準(zhǔn)確的控制負(fù)載的速度，系統(tǒng)的調(diào)速性能更好。
閥后壓力補(bǔ)償流量控制，可以確保控制每個負(fù)載的主閥芯前后的壓差相等，在泵流量飽和的情況下可以按比例降低進(jìn)入各個負(fù)載的流量，解決復(fù)合動作時單個動作無力的問題。
PVG32和PVG100補(bǔ)償方式對比示意：
PVG32和PVG100都可以做成簡單的負(fù)載敏感換向閥，還可以做成負(fù)載獨(dú)立的電液比例控制閥。兩種閥組還可以組合使用，組合使用時，PVG100可以滿足單個負(fù)載大流量的需求，PVG32 可以滿足單個負(fù)載調(diào)速性能的要求（此時PVG32的工作片需要用帶T0口的工作片），還可以在A/B口可以集成零泄露模塊，保持負(fù)載位置穩(wěn)定，這種組合方式在某些工程機(jī)械上已經(jīng)得到了驗(yàn)證。
展開 德國fts試驗(yàn)機(jī)技術(shù)測試標(biāo)準(zhǔn)電液伺服疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)
FORM+TEST這個曾經(jīng)的小企業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展成為國際公認(rèn)的測試機(jī)械制造商。 E. Seidner的老公司已經(jīng)被管理層和一個忠誠的員工團(tuán)隊(duì)重組為FORM+TEST一家現(xiàn)代化的測試系統(tǒng)公司。 有了最先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，我們可以實(shí)現(xiàn)甚至最嚴(yán)格的愿望和要求，由科學(xué)和工業(yè)的高質(zhì)量測試系統(tǒng)。 FORM+TEST有最先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，我們可以實(shí)現(xiàn)甚至最嚴(yán)格的愿望和要求，由科學(xué)和工業(yè)的高質(zhì)量測試系統(tǒng)。 FORM+TEST在過去的幾年里，只有堅(jiān)定、質(zhì)量保證、質(zhì)量控制和提高質(zhì)量，我們才能繼續(xù)擴(kuò)大我們積極的公司形象。 FORM+TEST擁有80名員工，在現(xiàn)代化的功能性建筑中開發(fā)和生產(chǎn)我們的產(chǎn)品，生產(chǎn)面積約7515平方米(總面積16098平方米)。 FORM+TEST發(fā)展 我們的核心競爭力之一是根據(jù)客戶的個性化要求設(shè)計(jì)和生產(chǎn)高質(zhì)量的專用測試設(shè)備。 我們有經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師和技術(shù)人員團(tuán)隊(duì)，可以實(shí)現(xiàn)最嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，從最小的機(jī)器小牛頓力到10000 kN的試驗(yàn)機(jī)系列產(chǎn)品。 我們與領(lǐng)先的機(jī)構(gòu)和學(xué)院的密切聯(lián)系，我們總是在最新的測試技術(shù)。 對您來說，這意味著我們成為德國工廠和機(jī)械制造商協(xié)會(VDMA)的成員，部分測試機(jī)器，是面向未來的技術(shù)，卓越的質(zhì)量和可靠的服務(wù)的保證。 我們的測試機(jī)器幾乎完全由液壓驅(qū)動。 為此所需的驅(qū)動站由我們自己單獨(dú)規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)，以適應(yīng)各自的機(jī)器或機(jī)器組合。 只使用經(jīng)過多年試驗(yàn)和測試的、來自合格、可靠的分包合作伙伴的高質(zhì)量的集料和組件。 FORM+TEST生產(chǎn) 作為一個制造公司，我們可以實(shí)現(xiàn)您的特殊的定制產(chǎn)品，按照要求在最短的時間內(nèi)，我們的現(xiàn)代化的機(jī)械范圍。 我們的測試機(jī)的測試油缸、活塞和膨脹油缸懸掛軸是在最先進(jìn)的加工中心制造的。 這要求極高的精度和相當(dāng)多的加工經(jīng)驗(yàn)。 FORM+TEST質(zhì)量保證 我們有自己的質(zhì)量保證部門。 對您來說，這意味著我們將繼續(xù)保持眾所周知的“Swabian 質(zhì)量”。 當(dāng)然，除此之外
展開 綜述電液伺服運(yùn)動控制系統(tǒng)的計(jì)算（轉(zhuǎn)自液壓傳動與控制）
更具體的，閥的比率ρv和油缸的面積比ρc可被定義如下：
ρv= KVPL÷ KVRL 和 ρc = APE÷ ARE
需要注意的是用了兩個不同的閥比率：一個用于油缸活塞桿伸出，一個由于油缸活塞桿縮回。類似的，也用了兩個不同的油缸面積比，取決于其是伸出或是縮回。伸出時值大于1，縮回時值小于1。
閉環(huán)控制
圖2 閥控，電液位置閉環(huán)典型結(jié)構(gòu)
圖2所示的系統(tǒng)闡釋了位置伺服機(jī)構(gòu)，這是我們討論最終落腳點(diǎn)。圖2中的油缸提供負(fù)載力fL，而其位置與一個位置傳感器相連，傳遞函數(shù)為H，作為反饋信號。H值為電壓，進(jìn)入誤差比較器，與指令信號電壓C做比較。誤差信號E輸送至伺服/比例閥放大器，從而推動閥芯運(yùn)動。
只要誤差信號不是零，閥將持續(xù)運(yùn)動，導(dǎo)致油缸推動負(fù)載，直至指令信號與反饋信號相等。此時，誤差為零，電流變?yōu)榱悖y芯對中，負(fù)載和油缸停止。這就是它的工作原理。當(dāng)然事實(shí)上，其會復(fù)雜很多。
展開 HyPneu 液壓、氣動一體化控制仿真軟件
下圖所示為HyPneu中用基本元素搭建噴嘴擋板電液伺服閥的示例。
?3)? 方塊圖建模：HyPneu具備了許多傳遞函數(shù)模塊，可以完成各種方塊圖級的系統(tǒng)模型建立。下圖所示為HyPneu中使用傳遞函數(shù)的來建立噴嘴擋板電液伺服閥的例子。
?4)? 數(shù)學(xué)建模：提供二開次開發(fā)平臺，用戶可根據(jù)需要使用編程語言編寫數(shù)學(xué)模型，完成自定義元件的二次開發(fā)。如上文中，下圖所示為二次開發(fā)的平臺，利用C語言編程模板來完成數(shù)學(xué)建模。另外，HyPneu還提供了更為快捷的腳本言HPSLIC的建模方式，大大減化了用戶建立數(shù)學(xué)模型的工作，HPSLIC的工具如下圖所示。
5) 萬能閥建模：HyPneu還提供了萬能閥建模的功能，無需編程，就可以拼接的方式快速完成各類方向閥的建模。建閥過程如下圖所示，將閥基本塊與控制端口以圖形化搭建，并點(diǎn)擊相應(yīng)的建閥功能鍵，則其數(shù)學(xué)模型及幫助文檔就會自動生成，該閥就可以加入到元件庫中去。這一功能，對經(jīng)常用多路閥、疊加閥，且需頻換控制邏輯的工程機(jī)械應(yīng)用，尤其便捷、有效。萬能閥建模功能如下圖所示。
效而專業(yè)的元件模型
HyPneu元件庫中包含了大量的液壓、氣動元件模型，涵蓋了常用的各種元件模型以及一些復(fù)雜的元件模型，如多級液壓缸、帶緩沖液壓缸、離心泵、轉(zhuǎn)閥、具有動態(tài)性能的閥、插裝閥等。配合萬能閥建模模塊，可以完成工程機(jī)械各種元件模型的需求，進(jìn)而快速實(shí)現(xiàn)建模與仿真。下圖為HyPneu帶緩沖的液壓缸模型及仿真分析。
過程動畫仿真
HyPneu V11版增加了過程動畫仿真功能，可在動態(tài)仿真同時能將全系統(tǒng)仿真過程以動畫的形式顯示出來，可視化地表現(xiàn)出液壓系統(tǒng)各元件的運(yùn)動過程。其特點(diǎn)為：
動畫模塊完全以時域分析模型為基礎(chǔ)，根據(jù)仿真計(jì)算的實(shí)時數(shù)據(jù)，仿真中同步顯示動畫，或者在仿真結(jié)束后播放動畫。
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