华东交通大学学年论文流体传动与控制技术综述年级：2012级学号：20120310110220姓名：李王建专业：测控技术与仪器指导老师：杨超摘要：随着我国现代化建设和科学发展的需要，在回顾流体传动及控制技术发展历史的基础上，对20世纪90年代后期以来液压技术的发展作综合评述。
作为动力传动与控制技术领域的重要组成部分，它集众多学科于一体，具有显著的机电液一体化特征，尤其是与计算机技术相结合，使得液压技术在系统设计、控制、故障诊断、虚拟现实等方面有了长足的进步。
最后对流体传动及控制技术的发展前景进行了预测，指出关注环保性能;元件与系统的集成化、模块化、智能化、网络化以及新材料的使用将是未来的发展方向。
关键词:历史回顾；流体技术；发展现状；未来展望；Abstract:A comprehensive review is presented for the development of hydraulic technology since twentieth century in the late 90's based on a review of fluid power transmission and control techn ology development history, because of the need of our country's modernization and scientific deve lopment. As an important part of power transmission and control technology, hydraulic technolog y sets numerous disciplines in one and has a mechanical-electrical-hydraulic integration characteri stics significantly. Combined with computer technology, great progress has been made in the syste m design, control, fault diagnosis, virtual reality and other aspects in hydraulic technology. Finally , it is predicted that the prospect of development of fluid power transmission and control technolo gy; and it is pointed out that (1) the attention of environmental performance, (2) integration, modu larization, network for element and system and (3) the use of new materials will be the developme nt direction in the future.Key words: fluid technology; History review; Development status; Future Outlook；1.历史背景作为流体传动与控制理论基础的流体力学、流体传动理论是人类在生产实践中逐步发展起来的。
对流体力学学科的形成作出第一个贡献的是希腊人阿基米德(Archimedes)，他建立了物理浮力定律和液体平衡理论。
1648年法国人帕斯卡((B.Pascal)提出静止液体中压力传递的基本定律，即“作用在封闭液体上的压力，可以无损失的传递到各个方向，并与作用面包吃垂直”奠定了液体静力学基础。
1738年瑞土人欧拉((L.Euler)采用了连续介质的概念，把静力学中的压力概念推广一到运动流体中，建立了欧拉方程，正确地用微分方程组描述了无粘性流体的运动。
1975年意大利科学家伯努利（Bernoulli）在做许多试验后，提出了流体流动时必定遵循能量守恒定律，即“伯努利定律”。
欧拉方程和伯努利方程的建立，是流体动力学作为一个分支学科建立的标志，从此开始了用微分方程和试验测量进行流体运动定量研究的阶段。
1795年英国人布拉默((J. Bramsh)发明了第一台液压机，它的问世是流体动力应用于工业的成功典范，到1826年液压机己被广泛应用，此后还发展了许多水压传动控制回路，并且采用机能符号取代具体的设计和结构，方便了液压技术的进一步发展。
19世纪是流体传动技术走向工业应用的世纪，它奠基于流体力学成果之上，而工业革命以来的产业需求为液压技术的发展创造了先决条件。
20世纪是流体传动及控制技术飞速发展并逐步走向成熟的时代，也是控制理论与工程实践相互结合飞速发展的世纪，飞速发展的世纪，它为流体控制工程的进步提供了飞速发展的世纪，它为流体控制工程的进步提供了强有力的理论基础和技术支持。
随着现代科学技术的飞速发展，它不仅可以充当一种传动方式，而且可以作为一种控制手段，充当了连接现代微电子技术和大功率控制对象之间的桥梁，成为现代控制工程中不可缺少的重要技术手段。
2.流体技术2.1 流体控制技术流体控制装置的通用性，关键在于解决控制装置对不同应用系统结构参数以及控制参数的适应性。
它包括:控制装置与其应用系统的物理接曰，实现对应用系统的控制;其次，控制装置对应用系统参数的适应性。
如图1是控制装置应用系统的结构框图。
其中，图la是在小功率的位置控制系统的信号框图，它在不同的过程控制系统中，如流量控制、温度控制、位置控制、配比度控制等，是其中的内环，如图1b所示。
阀控缸可以为气动或液动单作用或双作用的缸，比例或高速开关阀。
为了实现其上述功能，本装置的研制需考虑多种因素。
2.2流体调制技术调制解调是信号处理、传输与通信中的重要技术。
大多数信道不能直接传送基带信号，因此，在发送端必须通过调制器用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使这些参量随基带信号的变化而变化，这个过程叫调制。
调制后的信号不仅满足信道的传输要求，还能实现频率分配、多路复用和抑制噪声等功能。
在接收端，通过解调器从己调信号中分离出原始基带信号，这样的过程叫解调。
流体调制止是调制解调技术在流体控制中的扩展和应用。
在流体控制中，通常用脉冲波作载波信号，因此叫流体脉冲调制。
流体调制控制系统的构成和原理如下图2所示。
图2 流体调制控制系统的原理2.3液压仿真技术经过几十年的研究，液压仿真软件已经发展到能处理多输入、多输出的非线性系统;从复杂的编程输入发展到友好的交互式图形而输入。
现代液压仿真软件一般都具有如下功能:( 1)广泛的基本液压元件模型及灵活的组装。
只有广泛的基木液压元件模型才能够适应各种仿真要求，但无论基本模型库多么包罗万象，也不可能包含用户对元件模型的全部要求。
自定义元件模型应该可以用软件自带的元件模块组装。
( 2)多领域建模仿真。
在实际的工程应用设计中，液压系统仅仅是某个系统的一部分，元件库应该包括各种机械、电子及其他领域的元件模型。
( 3)数据库技术。
一个仿真系统最主要的技术文档是系统的原理图，其他还包括元件的微分方程和代数方程的数学描述、参数仿真结果及其他信息用数据库技术对这些信息集中管理，可以实现数据共享，保证数据的一致性、安全性及用户操作的独立性，迅速完成数据的查询和通信。
( 4)图形操作界面。
目前，几乎所有知名的液压仿真软件都支持图形化操作界面，从而使仿真技术能够更广泛地用于工程实际、更大范围的商品化元件模型在软件中用图标表示，元件型号和元件参数通过操作液压原理图直接选取，软件通过各自的识别技术、回路的拓扑信息及组成元件的模型，由计算机自动生成回路的仿真描述文件。
（ 5）实时仿真。
当前的液压仿真软件的积分运算器的步长可以改变，硬件速度又大大提高，使得实现实时仿真已经成为可能，使仿真计算更直观、更具说服力。
3.发展与现状由于流体传动便于实现工作过程中的机械化和自动化，因此近40年以来在机械工程领域以最高的速度增长。
另外也有一些自身难以解决的问题(如漏油、噪声大和效率低等)。
流体动力技术必须在充分发挥自身优势和借鉴其它传动的优点的情况下对其进行改进和创新，才能在未来的竞争中保存下来并获得不断的发展。
3.1动力密度大现代液压装置可以承受非常高的表面负载，在这一方面，其性能要远超过电机。
高动力密度是液压传动在车辆与工程机械上获得广泛应用的主要原因之一。
由发动机、液压泵、控制与操纵装置和液压马达组成的传动系其中液压元件的附加重量只是由发动机、发电机、控制与操纵装置和电机组成的传动系中电气元件的附加重量的20%-30%。
此外，液压传动还具有自润滑和便于散热等优点。
据统计，1992年车辆与工程机械领域的液压产品占液压工业销售总额的40%。
目前该领域液压技术的最新成就有:(1)发动机与变量泵的联合调节，使得发动机经常处于低油耗工况下运转;(2)增加多路阀的控制功能和监控功能;(3)多泵系统按工况需要进行合流或部分卸、荷;(4)车轮制动非零速无滑移系统(车轮防抱死制动系统ABS)等。
3.2良好的流量和也来可控性相比机械传动而言，液压传动实现其运动参数(流量)和动力参数(压力)的控制要容易得多。
对于流量源供油的液压控制回路，其液压控制阀为正开口的，具有中位卸荷功能。
车辆与工程机械中的液压转向系统多选用这种方案。
对于压力源供油的液压控制回路，有阻力调节(节流调节)和排量调节两种调节方式。
其中阻力调节方式虽具有非常大的节流损失，但可以获得非常快的响应速度和很高的准确性，排量调节方式是最近几年发展起来的二次调节技术，它可以在无压力和节流损失的条件下实现马达转速的控制。
排量调节由于涉及到在10-100mm行程内对质量为10-100kg的变量机构进行调节，因此响应时间较长。
为了获得满意的调节性能，要求排量调节机构的响应速度比系统的响应速度快3-5倍，在20-25ms内使q从最小变化到最大。
4.未来展望新的世纪无疑将是信息化，网络化，知识化，全球化的世纪。
IT技术、生命科学与生物技术和纳米科技等将取得新的突破，人类将进一步追求生态友好的可持续发展的生产与生活方式。
这将对21世纪流体传动及控制技术的设计观念与方法，对产品结构及工艺，对社会产业结构及应用领域，对企业经营方式及管理等产生深刻的影响并带来革命性的变化。
21世纪IT技术将继续突飞猛进。
IC将继续遵循MOOR定律以每18个月容量扩增一倍、价格下降至一半的速度发展，光纤、DWDM等技术的进展将使网络带宽扩增至1 000 Gbite以上的等级，IC与宽带成本将可以忽略。