電液伺服系統(tǒng)

1　類型

　　電液伺服系統(tǒng)的分類方法很多，可以從不同角度分類，如位置控制、速度控制、力控制等；閥控系統(tǒng)、泵

　　控系統(tǒng)；大功率系統(tǒng)、小功率系統(tǒng)；開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)等。根據(jù)輸入信號的形式不同，又可分為模擬伺服系統(tǒng)和數(shù)字伺服系統(tǒng)兩類。下面對模擬伺服系統(tǒng)和數(shù)字伺服系統(tǒng)作一簡單的說明。

　　模擬伺服系統(tǒng)

　　在模擬伺服系統(tǒng)中，全部信號都是連續(xù)的模擬量，如圖7-1所示。在此系統(tǒng)中，輸入信號、反饋信號、偏差信號以及其放大、校正都是連續(xù)的模擬量。電信號可以是直流量，也可以是交流量。直流量和交流量相互轉(zhuǎn)換可以通過調(diào)制器或解調(diào)器完成。

　　模擬伺服系統(tǒng)方框圖

　　模擬伺服系統(tǒng)重復(fù)精度高，但分辨能力較低(絕對精度低)。伺服系統(tǒng)的精度在很大程度上取決于檢測裝置的精度，而模擬式檢測裝置的精度一般低于數(shù)字式檢測裝置，所以模擬伺服系統(tǒng)分辨能力低于數(shù)字伺服系統(tǒng)。另外模擬伺服系統(tǒng)中微小信號容易受到噪聲和零漂的影響，因此當輸入信號接近或小于輸入端的噪聲和零漂時，就不能進行有效的控制了。

　　數(shù)字伺服系統(tǒng)

　　在數(shù)字伺服系統(tǒng)中，全部信號或部分信號是離散參量。因此數(shù)字伺服系統(tǒng)又分為數(shù)字伺服系統(tǒng)和數(shù)字—模擬伺服系統(tǒng)兩種。在全數(shù)字伺服系統(tǒng)中，動力元件必須能夠接收數(shù)字信號，可采用數(shù)字閥或電液步進馬達。數(shù)字模擬混合式伺服系統(tǒng)如7-2所示。數(shù)控裝置發(fā)出的指令脈沖與反饋脈沖相比較后產(chǎn)生數(shù)字偏差，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)化器把信號變?yōu)槟M偏差電壓，后面的動力部分不變，仍是模擬元件。系統(tǒng)輸出通過數(shù)字檢測器(即模數(shù)轉(zhuǎn)換器)變?yōu)榉答伱}沖信號。

2　系統(tǒng)特點及使用場合

　　電液伺服系統(tǒng)綜合了電氣和液壓兩方面的優(yōu)點，具有控制精度高、響應(yīng)速度快、輸出功率大、信號處理靈活、易于實現(xiàn)各種參量的反饋等優(yōu)點。因此，在負載質(zhì)量大又要求響應(yīng)速度快的場合最為適合，其應(yīng)用已遍及國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，比如飛機與船舶舵機的控制、雷達與火炮的控制、機床工作臺的位置控制、板帶軋機的板厚控制、電爐冶煉的電極位置控制、各種飛機車里的模擬臺的控制、發(fā)電機轉(zhuǎn)速的控制、材料試驗機及其他實驗機的壓力控制等等。

3　原理

　　圖1是一個典型的電液位置伺服控制系統(tǒng)。圖中反饋電位器與指令電位器接成橋式電路。反饋電位器滑臂與控制對象相連，其作用是把控制對象位置的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化。反饋電位器與指令電位器滑臂間的電位差（反映控制對象位置與指令位置的偏差）經(jīng)放大器放大后，加于電液伺服閥轉(zhuǎn)換為液壓信號，以推動液壓缸活塞，驅(qū)動控制對象向消除偏差方向運動。當偏差為零時，停止驅(qū)動，因而使控制對象的位置總是按指令電位器給定的規(guī)律變化。

　　電液伺服系統(tǒng)中常用的位置檢測元件有自整角機、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器和差動變壓器等。伺服放大器為伺服閥提供所需要的驅(qū)動電流。電液伺服閥的作用是將小功率的電信號轉(zhuǎn)換為閥的運動，以控制流向液壓動力機構(gòu)的流量和壓力。因此，電液伺服閥既是電液轉(zhuǎn)換元件又是功率放大元件，它的性能對系統(tǒng)的特性影響很大，是電液伺服系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件。液壓動力機構(gòu)由液壓控制元件、執(zhí)行機構(gòu)和控制對象組成。液壓控制元件常采用液壓控制閥或伺服變量泵。常用的液壓執(zhí)行機構(gòu)有液壓缸和液壓馬達。液壓動力機構(gòu)的動態(tài)特性在很大程度上決定了電液伺服系統(tǒng)的性能。

　　為改善系統(tǒng)性能，電液伺服系統(tǒng)常采用串聯(lián)滯后校正來提高低頻增益，降低系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。此外，采用加速度或壓力負反饋校正則是提高阻尼性能而又不降低效率的有效辦法。