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1 电液比例与伺服控制系统概述 1

1.1 电液比例与伺服控制技术的发展概况 1

1.2　液压伺服系统基本概念及典型系统举例 2

1.2.1 液压伺服系统的基本概念及工作特点 2

1.2.2 典型液压伺服系统举例 3

1.3 电液比例控制系统工作原理及特点 6

1.3.1 液压开关型控制与比例控制系统 6

1.3.2 电液比例控制的基本特点 8

1.4 电液比例与伺服控制系统的分类与组成 10

1.4.1 电液比例与伺服控制系统的分类 10

1.4.2 电液比例与伺服控制系统的组成 11

思考题 12

2　液压放大元件 13

2.1　液压放大元件的结构与分类 13

2.1.1 圆柱滑阀 13

2.1.2 锥阀 15

2.1.3 喷嘴挡板阀 15

2.1.4 射流式控制阀 15

2.1.5 组合式多级液压放大 16

2.2　液压控制阀静特性的一般分析 16

2.2.1 滑阀的压力-流量方程的一般表达式 17

2.2.2 控制阀的静特性曲线 19

2.2.3 阀的线性化分析和阀系数 20

2.3　零开口四边阀的静特性 21

2.3.1 理想零开口四边滑阀的静特性 21

2.3.2 实际零开口四边滑阀的静特性 23

2.4　正开口与负开口四边阀的静特性 25

2.4.1 正开口四边阀的静特性 25

2.4.2 负开口滑阀分析 27

2.5　双边滑阀的静特性 27

2.5.1 零开口双边滑阀的静特性 28

2.5.2 正开口双边滑阀的静特性 29

2.6　喷嘴挡板阀静特性分析 30

2.6.1 单喷嘴挡板阀静特性分析 30

2.6.2 双喷嘴挡板阀静特性分析 32

2.7　控制阀上的受力分析 34

2.7.1 动量方程与液动力 34

2.7.2 液流对控制阀的作用力分析 36

思考题 41

习题 41

3　液压动力元件 42

3.1 四通阀（四边阀）控液压缸的数学模型 42

3.1.1 基本方程及其拉氏变换式 42

3.1.2 四通阀控对称液压缸的方块图及传递函数 45

3.1.3 传递函数的简化 46

3.2 四通阀控制液压马达的数学模型 50

3.2.1 基本方程及其拉氏变换式 50

3.2.2 输出方程与传递函数 51

3.3　阀控液压动力元件的参数分析 52

3.3.1 液压扭矩放大器 52

3.3.2 没有弹性负载时液压动力元件的频率特性分析 54

3.3.3 有弹性负载时液压动力元件的频率特性分析 60

3.4　三通阀控液压缸 61

3.4.1 基本方程及其拉氏变换式 61

3.4.2 总输出方程 62

3.5　泵控液压马达 64

3.5.1 基本方程及其拉氏变换式 65

3.5.2　输出方程与传递函数 66

3.5.3 泵控液压马达与阀控液压马达的比较 67

3.5.4 位置直接反馈型比例排量变量泵伺服变量机构 67

3.6　液压动力元件与负载的匹配 70

3.6.1 等效负载的计算 70

3.6.2 负载轨迹 75

3.6.3 阀控液压动力元件的输出功率和阀控系统的效率 76

3.6.4 阀控液压动力元件的输出特性 78

3.6.5 液压动力元件与负载的匹配 79

思考题 80

习题 80

4　电液伺服阀 82

4.1　电液伺服阀概述 82

4.1.1 电液伺服阀的结构组成 82

4.1.2 电液伺服阀的分类 83

4.2　电液伺服阀中的电-机械转换元件 84

4.2.1 永磁动铁式力矩马达 84

4.2.2 永磁动圈式力马达 85

4.2.3 动铁式力矩马达与动圈式力马达的性能比较 86

4.3　典型两级电液伺服阀 86

4.3.1 位置反馈式电液伺服阀 86

4.3.2　压力反馈式电液伺服阀 90

4.4　电液伺服阀的主要性能参数 95

4.4.1 表示电液伺服阀规格的主要性能参数 95

4.4.2 电液伺服阀的静态特性 95

4.4.3 电液伺服阀动态特性 98

4.4.4　输入电气特性 100

4.5　电液伺服阀的选择 101

4.5.1 一般原则 101

4.5.2 电液伺服阀规格的选择 101

思考题 102

习题 102

5　电液伺服控制系统的分析与设计 104

5.1 电液伺服控制系统的工作原理与类型 104

5.1.1 典型电液伺服系统 104

5.1.2 电液伺服系统的分类 106

5.2　电液位置伺服系统分析 107

5.2.1 电液位置伺服系统各环节的传递函数及系统方块图 107

5.2.2 电液伺服系统稳定性分析 110

5.2.3　系统快速性分析 112

5.2.4 系统的稳态误差分析 115

5.3 电液位置伺服系统的校正与设计 116

5.3.1 滞后校正 117

5.3.2　速度反馈校正 119

5.3.3　速度和加速度反馈校正 120

5.3.4　压力反馈校正 121

5.3.5 动压反馈校正 122

5.3.6 采用PID调节器的校正 123

5.3.7 电液位置伺服系统的应用设计计算实例 126

5.4　电液速度伺服控制系统 134

5.4.1 电液速度伺服控制的原理 134

5.4.2 电液速度伺服控制系统分析 137

5.4.3 电液速度控制系统的校正 138

5.5　电液力控制系统 141

5.5.1 电液力控制系统组成及工作原理 141

5.5.2 电液力控制系统数学模型的建立 142

5.5.3 电液力控制系统动、静态特性分析 143

5.5.4 电液力控制系统的参数确定与校正 145

思考题 146

习题 146

6 电液比例控制阀 149

6.1 电液比例控制阀概述 149

6.1.1 电液比例控制阀的分类 149

6.1.2 电液比例阀的构成 149

6.2　比例电磁铁 150

6.2.1 比例电磁铁的结构与工作原理 150

6.2.2 比例电磁铁的控制形式 152

6.3　电液比例控制压力阀 155

6.3.1 直动式比例溢流阀 155

6.3.2 先导式比例溢流阀 157

6.3.3 比例溢流阀的特性 160

6.3.4　直动式比例减压阀 161

6.3.5 先导式比例减压阀 164

6.3.6 比例减压阀的静态特性曲线 168

6.4　电液比例流量控制阀 169

6.4.1 直动式比例节流阀 170

6.4.2 先导式比例节流阀 170

6.4.3 二通型电液比例流量阀 174

6.4.4 三通型电液比例流量阀与压力流量复合比例阀 178

6.5 电液比例方向阀 180

6.5.1 电液比例方向阀的特点与分类 180

6.5.2 直动式比例方向阀 182

6.5.3 先导式比例方向阀 183

6.5.4 比例方向阀的I-q特性 188

6.5.5 比例方向阀的选用 190

6.6　电液伺服比例阀 194

6.6.1 电液伺服比例阀的特点 194

6.6.2　单级伺服比例阀 194

6.6.3 先导式电液伺服比例阀 195

思考题 197

习题 198

7　电液比例容积控制元件 199

7.1 电液比例排量变量泵 199

7.1.1 位置直接反馈式电液比例排量控制泵 199

7.1.2 位移-力反馈式电液比例排量控制泵 200

7.1.3 位移-电反馈型电液比例排量泵 201

7.2　电液比例压力控制泵 202

7.2.1 直接控制式电液比例压力调节泵 203

7.2.2 先导式电液比例压力控制泵 203

7.3　电液比例流量控制变量泵 205

7.3.1 电液比例流量控制变量泵的流量控制与调节 205

7.3.2 电液比例流量控制变量泵的静特性 207

7.3.3 带截流控制的电液比例流量控制泵 207

7.4　电液复合比例变量泵 208

7.4.1 压力补偿型电液比例复合控制泵 209

7.4.2 电反馈型电液比例复合控制泵 211

思考题 213

习题 213

8　电液比例控制基本回路及应用 214

8.1 电液比例压力、力控制回路及其应用 214

8.1.1 电液比例调压回路 214

8.1.2 电液比例减压回路 215

8.1.3 闭环电液比例压力（力）控制回路和系统应用 217

8.2　电液比例速度控制回路与系统应用 219

8.2.1 开环比例节流速度控制回路 219

8.2.2 闭环比例节流速度控制回路 220

8.2.3 比例容积速度控制回路 220

8.2.4 电液比例速度控制回路的应用实例——液压电梯比例速度控制系统 222

8.3 电液比例压力-速度控制回路 223

8.3.1 比例压力流量复合控制阀的压力-速度控制回路 223

8.3.2 比例压力流量控制复合泵的压力-速度控制回路 224

8.4 比例方向及速度控制回路 225

8.4.1 对称执行元件的比例方向与速度控制回路 225

8.4.2 非对称执行元件的电液比例方向与速度控制回路 226

8.4.3 电液比例差动控制回路 227

8.4.4 电液比例方向速度控制系统实例——平面磨床工作台方向速度控制系统 228

8.5 比例方向阀节流调速的压力补偿控制回路 228

8.5.1 比例方向阀的进油节流压力补偿控制回路 229

8.5.2 比例方向阀的回油节流压力补偿控制回路 231

8.5.3 比例方向阀节流调速压力补偿应用实例 233

8.6　电液比例位置控制回路与系统 234

8.6.1 采用比例节流阀控制的开环减速定位控制系统 234

8.6.2 闭环比例位置控制回路 236

8.6.3 电液比例位置控制应用实例 237

8.7 电液比例同步控制回路系统 238

8.7.1 采用比例调速阀的同步回路及其应用 239

8.7.2 采用电液比例方向阀的同步回路及其应用 240

8.7.3 采用比例流量变量泵的比例同步回路 240

习题 241

9　放大器 243

9.1　概述 243

9.2　放大器中主要基本电路 243

9.2.1 输入电路 243

9.2.2 电压调节电路 243

9.2.3　功率放大电路 245

9.2.4 颤振电路 246

9.3　伺服放大器 247

9.3.1 结构原理 247

9.3.2 典型应用 248

9.4　比例放大器 249

9.4.1 结构原理 249

9.4.2 典型应用 249

9.5　放大器的使用 251

思考题 251

10　电液伺服和比例控制系统的使用和维护 252

10.1 电液伺服与比例控制系统的使用和维护 252

10.2 电液伺服与比例控制系统的常见故障 253

10.2.1 电气控制系统故障 253

10.2.2 液压系统故障 254

10.2.3 电液伺服阀和电液比例阀的故障 254

参考文献 257