液压伺服系统

[拼音]：yeya cifu xitong

[外文]：hydraulic servos

以高压液体作为驱动源的伺服系统。液压伺服系统是由液压动力机构和反馈机构组成的闭环控制系统，分为机械液压伺服系统和电气液压伺服系统（简称电液伺服系统）两类。其中，机械液压伺服系统应用较早，主要用于飞机的舵面控制和机床仿型装置上。随着电液伺服阀的出现，电液伺服系统在自动化领域占有重要位置。很多大功率快速响应的位置控制和力控制都应用电液伺服系统，如飞机、导弹的舵机控制系统，船舶的舵机系统，雷达、大炮的随动系统，轧钢机械的液压压下系统，机械手控制和各种科学试验装置（飞行模拟转台、振动试验台）等。

液压伺服系统与电气伺服系统相比有三个优点：

（1）体积小，重量轻，惯性小，可靠性好，输出功率大；

（2）快速性好；

（3）刚度大(即输出位移受外负载影响小)，定位准确。缺点是加工难度高，抗污染能力差，维护不易，成本较高。

电液伺服系统

电液伺服系统是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统。最常见的有电液位置伺服系统、电液速度控制系统和电液力（或力矩）控制系统。

图1是一个典型的电液位置伺服控制系统。图中反馈电位器与指令电位器接成桥式电路。反馈电位器滑臂与控制对象相连，其作用是把控制对象位置的变化转换成电压的变化。反馈电位器与指令电位器滑臂间的电位差（反映控制对象位置与指令位置的偏差）经放大器放大后，加于电液伺服阀转换为液压信号（图中A、B），以推动液压缸活塞，驱动控制对象向消除偏差方向运动。当偏差为零时，停止驱动，因而使控制对象的位置总是按指令电位器给定的规律变化。

电液伺服系统中常用的位置检测元件有自整角机、旋转变压器、感应同步器和差动变压器等。伺服放大器为伺服阀提供所需要的驱动电流。电液伺服阀的作用是将小功率的电信号转换为阀的运动，以控制流向液压动力机构的流量和压力。因此，电液伺服阀既是电液转换元件又是功率放大元件，它的性能对系统的特性影响很大，是电液伺服系统中的关键元件。液压动力机构由液压控制元件、执行机构和控制对象组成。液压控制元件常采用液压控制阀或伺服变量泵。常用的液压执行机构有液压缸和液压马达。液压动力机构的动态特性在很大程度上决定了电液伺服系统的性能。

为改善系统性能，电液伺服系统常采用串联滞后校正来提高低频增益，降低系统的稳态误差。此外，采用加速度或压力负反馈校正则是提高阻尼性能而又不降低效率的有效办法。

机械液压伺服系统

一种由液压动力机构和机械反馈机构组成的闭环控制系统。图2是一个典型的机械液压伺服系统。输入信号 x操作伺服阀，把油液引入液压缸推动活塞,活塞的运动y反馈回来与输入x相减,直到使阀回到零位为止。输出y与输入x之间的传递特性可以近似为一常数。整个系统相当于一个比例控制器。为提高系统稳定性，常采用阻尼器来增加系统的阻尼特性，此外也可采用动压反馈校正装置。

液压伺服系统本质上是一种非线性控制系统。其非线性因素有：阀的压力流量特性，由库仑摩擦和阀的正重叠量引起的死区特性，由伺服阀控制窗口的形状引起的非线性增益，由传动间隙等因素造成的游隙非线性和饱和非线性特性等。其中以游隙非线性特性的影响最为严重，容易使系统产生自激振荡。

参考书目

Hydraulic　Control Systems