液壓伺服系統(tǒng)的工作原理是什么？具有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？

液壓伺服系統(tǒng)是使系統(tǒng)的輸出量，如位移、速度或力等，能自動地、快速而準(zhǔn)確地跟隨輸入量的變化而變化，與此同時，輸出功率被大幅度地放大。液壓伺服系統(tǒng)的工作原理可由圖1來說明 液壓伺服系統(tǒng)以其響應(yīng)速度快、負(fù)載剛度大、控制功率大等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。液壓伺服控制是復(fù)雜的液壓控制方式。液壓伺服系統(tǒng)是一種閉環(huán)液壓控制系統(tǒng)。

本文首先介紹了液壓伺服系統(tǒng)工作原理及組成，其次介紹了液壓伺服系統(tǒng)分類及工作特點(diǎn)，最后介紹了液壓伺服系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，具體的跟隨小編一起來了解一下。

液壓伺服系統(tǒng)以其響應(yīng)速度快、負(fù)載剛度大、控制功率大等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。

電液伺服系統(tǒng)通過使用電液伺服閥，將小功率的電信號轉(zhuǎn)換為大功率的液壓動力，從而實現(xiàn)了一些重型機(jī)械設(shè)備的伺服控制。

液壓伺服系統(tǒng)是使系統(tǒng)的輸出量，如位移、速度或力等，能自動地、快速而準(zhǔn)確地跟隨輸入量的變化而變化，與此同時，輸出功率被大幅度地放大。液壓伺服系統(tǒng)的工作原理可由圖1來說明。

圖1所示為一個對管道流量進(jìn)行連續(xù)控制的電液伺服系統(tǒng)。在大口徑流體管道1中，閥板2的轉(zhuǎn)角日變化會產(chǎn)生節(jié)流作用而起到調(diào)節(jié)流量qT的作用。閥板轉(zhuǎn)動由液壓缸帶動齒輪、齒條來實現(xiàn)。這個系統(tǒng)的輸入量是電位器5的給定值Xio對應(yīng)給定值X，有一定的電壓輸給放大器7，放大器將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號加到伺服閥的電磁線圈上，使閥芯相應(yīng)地產(chǎn)生一定的開口量X.。閥開口x.使液壓油進(jìn)入液壓缸上腔，推動液壓缸向下移動。液壓缸下腔的油液則經(jīng)伺服閥流回油箱。液壓缸的向下移動，使齒輪、齒條帶動閥板產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。同時，液壓缸活塞桿也帶動電位器6的觸點(diǎn)下移Xpo當(dāng)x。所對應(yīng)的電壓與x所對應(yīng)的電壓相等時，兩電壓之差為零。這時，放大器的輸出電流亦為零，伺服閥關(guān)閉，液壓缸帶動的閥板停在相應(yīng)的qT位置。

1一流體管道; 2一閥板; 3一齒輪、齒條; 4一液壓缸; 5一給定電位器; 6一流量傳感電位器; 7一放大器; 8一電液伺服閥

在控制系統(tǒng)中，將被控制對象的輸出信號回輸?shù)较到y(tǒng)的輸入端，并與給定值進(jìn)行比較而形成偏差信號以產(chǎn)生對被控對象的控制作用，這種控制形式稱之為反饋控制。反饋信號與給定信號符號相反，即總是形成差值，這種反饋稱之為負(fù)反饋。用負(fù)反饋產(chǎn)生的偏差信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，是反饋控制的基本特征。而對圖1所示的實例中，電位器6就是反饋裝置，偏差信號就是給定信號電壓與反饋信號電壓在放大器輸入端產(chǎn)生的△u。

由上面舉例可見，液壓伺服系統(tǒng)是由以下一些基本元件組成：

輸入元件一一將給定值加于系統(tǒng)的輸入端的元件。該元件可以是機(jī)械的、電氣的、液壓的或者是其它的組合形式。反饋測量元件一-測量系統(tǒng)的輸出量并轉(zhuǎn)換成反饋信號的元件。各種類形的傳感器常用作反饋測量元件。

比較元件一將輸入信號與反饋信號相比較，得出誤差信號的元件。

放大、能量轉(zhuǎn)換元件一將誤差信 號放大，并將各種形式的信號轉(zhuǎn)換成大功率的液壓能量的元件。電氣伺服放大器、電液伺服閥均屬于此類元件;

執(zhí)行元件 將產(chǎn)生調(diào)節(jié)動作的液壓能量加于控制對象上的元件，如液壓缸或液壓馬達(dá)?？刂茖ο?各類生產(chǎn)設(shè)備，如機(jī)器工作臺、刀架等。

液壓傳動工作原理： 　　液壓傳動是以液壓油為工作介質(zhì)，通過動力元件(油泵)將原動機(jī)的機(jī)械能變?yōu)橐簤河偷膲毫δ?，再通過控制元件，然后借助執(zhí)行元件(油缸或油馬達(dá))將壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動負(fù)載實現(xiàn)直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動，且通過對控制元件遙控操縱和對流量的調(diào)節(jié)，調(diào)定執(zhí)行元件的力和速度。當(dāng)外界對上述系統(tǒng)有擾動時，執(zhí)行元件的輸出量一般要偏離原有調(diào)定值，產(chǎn)生一定的誤差。

液壓控制和液壓傳動一樣，系統(tǒng)中也包括動力元件、控制元件和執(zhí)行元件，也是通過油液傳遞功率。二者不同之點(diǎn)是液壓控制具有反饋裝置，反饋裝置的作用是執(zhí)行元件的輸出量(位移、速度、力等機(jī)械量)反饋回去與輸入量(可以是變化的，也可以是恒定的)進(jìn)行比較，用比較后的偏差來控制系統(tǒng)，使執(zhí)行元件的輸出隨輸入量的變化而變化或保持恒定。它是一種構(gòu)成閉環(huán)回路的液壓傳動系統(tǒng)，也叫液壓隨動系統(tǒng)或液壓伺服系統(tǒng)。

液壓傳動系統(tǒng)中用的是通斷式或邏輯式控制元件，就其控制目的，是保持被調(diào)定值的穩(wěn)定或單純變換方向，也叫定值和順序控制元件。 　　液壓控制系統(tǒng)中用的是伺服控制元件，具有反饋結(jié)構(gòu)，并用電氣裝置進(jìn)行控制，有較高的控制精度和響應(yīng)速度，所控制的壓力和流量常連續(xù)變化。輸出功率可放大。

比例控制是介于上述二者之間的一種控制，所用比例控制閥是在通斷式控制元件和伺服控制元件的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的電――液控制元件，兼?zhèn)淞松鲜鰞深愒囊恍┨攸c(diǎn)，用于用手調(diào)的通斷式控制不能滿足要求，但也不需要伺服閥對液壓系統(tǒng)那樣嚴(yán)格的污染控制要求的場合。

液壓傳動系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)： 　　在目前四大類傳動方式(機(jī)械、電氣、液壓和氣壓)中，沒有一種動力傳動是十全十美的，而液壓傳動具有下述極其明顯的優(yōu)點(diǎn)：(1)從結(jié)構(gòu)上看，液壓傳動單位重量的輸出功率和單位尺寸輸出功率在四類傳動方式中是力壓群芳的，有很大的力矩慣量比，在傳遞相同功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小、重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊、布局靈活。(2)從工作性能上看，速度、扭矩、功率均可無級調(diào)節(jié)，動作響應(yīng)性快，能迅速換向和變速，調(diào)速范圍寬，調(diào)速范圍可達(dá)100：l到2000：1;動作快速性好，控制、調(diào)節(jié)比較簡單，操縱比較方便、省力，便于與電氣控制相配合，以及與CPU(計算機(jī))的連接，便于實現(xiàn)自動化。(3)從使用維護(hù)上看，液壓元件的自潤滑性好，易實現(xiàn)過載保護(hù)與保壓，安全可靠;液壓元件易于實現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。(4)所有采用液壓技術(shù)的設(shè)備安全可靠性好。(5)經(jīng)濟(jì)：液壓技術(shù)的可塑性和可變性很強(qiáng)，可以增加柔性生產(chǎn)的柔度，和容易對生產(chǎn)程序進(jìn)行改變和調(diào)整，液壓元件相對說來制造成本也不高，適應(yīng)性比較強(qiáng)。(6)液壓易與微機(jī)控制等新技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成“機(jī)-電-液-光”一體化已成為世界發(fā)展的潮流，便于實現(xiàn)數(shù)字化。

液壓傳動的缺點(diǎn)： 　　任何事物都是一分為二的，液壓傳動也不例外：(1)液壓傳動因有相對運(yùn)動表面不可避免地存在泄漏，同時油液不是絕對不可壓縮的，加上油管等彈性變形，液壓傳動不能得到嚴(yán)格的傳動比，因而不能用于如加工螺紋齒輪等機(jī)床的內(nèi)聯(lián)傳動鏈中。(2)油液流動過程中存在沿?fù)p失、局部損失和泄漏損失，傳動效率較低，不適宜遠(yuǎn)距離傳動。(3)在高溫和低溫條件下，采用液壓傳動有一定的困難。(4)為防止漏油以及為滿足某些性能上的要求，液壓元件制造精度要求高，給使用與維修保養(yǎng)帶來一定困難。(5)發(fā)生故障不易檢查，特別是液壓技術(shù)不太普及的，這一矛盾往往阻礙著液壓技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。液壓設(shè)備維修需要依賴經(jīng)驗，培訓(xùn)液壓技術(shù)人員的時間較長。

液壓伺服控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

高功率密度：液壓系統(tǒng)具有較高的功率密度，能夠提供大功率輸出，適用于承載大負(fù)載和執(zhí)行高功率工作的應(yīng)用。

高精度和高可控性：液壓伺服控制系統(tǒng)具有高精度的位置、速度和力控制能力，可以實現(xiàn)精確的運(yùn)動控制。液壓系統(tǒng)的響應(yīng)速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、準(zhǔn)確的動作。

大承載能力：液壓系統(tǒng)能夠承受較高的壓力和負(fù)載，適用于需要承載大負(fù)荷和執(zhí)行大功率工作的應(yīng)用場景。

廣泛的工作溫度范圍：液壓系統(tǒng)的工作溫度范圍相對較廣，能夠在高溫、低溫和惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作。

可靠性和耐久性：液壓系統(tǒng)通常采用金屬材料和密封件，具有較高的耐久性和可靠性。液壓元件的壽命相對較長，維護(hù)成本相對較低。

瞬時功率可調(diào)：液壓系統(tǒng)可以通過調(diào)節(jié)壓力、流量和閥門控制來實現(xiàn)瞬時功率的調(diào)節(jié)，適應(yīng)不同負(fù)載和工況的要求。

抗沖擊和振動能力強(qiáng)：液壓系統(tǒng)能夠抵抗沖擊和振動，適用于工作環(huán)境較惡劣、震動較大的應(yīng)用場景。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活多樣：液壓系統(tǒng)具有較高的靈活性，可以根據(jù)不同應(yīng)用需求設(shè)計各種復(fù)雜的回路和結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)多種工作模式和功能。

綜上所述，液壓伺服控制系統(tǒng)具有高功率密度、高精度、大承載能力、可靠性和耐久性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于需要精確控制、大功率輸出和重載應(yīng)用的工業(yè)領(lǐng)域。