频宽是伺服阀响应速度的度量。频宽应根据系统实际需要确定，频宽过低会 限制系统的响应速度，过高会使高频干扰传到负载上去。
10
7.5 电液伺服阀的发展趋势
1）在结构改进上，目前主要是利用冗余技术对伺服阀的 结构进行改造。
俄罗斯研制的射流管式伺服阀阀芯两端设计了双冗余位置 传感器，用来检测阀芯位置。一旦出现故障信号可立即切 换备用伺服阀。 美国的Moog公司和俄罗斯的沃斯霍得工厂均已研制出四 余度的伺服机构用于航天行业。 我国的航天系统有关单位早在90年代就已进行三余度等多 余度伺服机构的研制，将伺服阀的力矩马达、反馈元件、 滑阀副做成多套，发生故障可随时切换，保证系统的正常 工作。
13
7.5 电液伺服阀的发展趋势
4）在测试方法改进方面，随着计算机技术的高速发展 生产单位均采用计算机技术对伺服阀的静、动态性能进行 测试与计算。
某些单位还对如何提高测量精度，降低测量仪器本身的振 动、热噪声和外界的高频干扰对测量结果的影响，作了深 入的研究。 如采用测频/测周法、寻优信号测试法、小波消噪法、正弦 输入法及数字滤波等新技术对伺服阀测试设备及方法进行 了研制和改进。
21
T
pS
T
pS
Xv
Xv
A B A B
22
8.3 液压伺服控制系统的特点
反馈系统：把输出量的一部分或者全部按照一定方式 送回输入端，并和输入信号比较。 靠偏差工作：要使执行元件输出一定的位移，滑阀必 须具有一定的开口量，因此输出与输入之间必须有偏 差信号，执行元件的运动又试图消除这个偏差。但是 在伺服系统中任何时间都不能完全消除这个偏差，伺 服系统正是依靠这一偏差信号进行工作的。
12
7.5 电液伺服阀的发展趋势
3）在材料的更替上方面，除了对某些零件采用了强度、 弹性、硬度等机械性能更优越的材料外。还对特别用途的 伺服阀采用了特殊的材料。
德国有关公司用红宝石材料制作喷嘴档板，防止因气馈造 成档板和喷嘴的损伤、动静态性能降低、工作寿命缩短。 机械反馈杆头部的小球也用红宝石制作，防止小球和阀芯 小槽之间的磨损，使阀失控，并产生尖叫。 航空六O九所、中船重工第七O四研究所等单位均采用新材 料研制了能以航空煤油、柴油为介质的耐腐蚀伺服阀。 此外对密封圈的材料也进行了更替，使伺服阀耐高压、耐 腐蚀的性能得到提高。
V2 V02 Ap x p
V1 V01 Ap x p
综合以上各式得液压缸流量连续性方程：
dx p Cep q1 q2 qL Ap Cip ( p1 p2 ) ( p1 p2 ) 2 dt 2 1 dp1 dp2 Ap x p dp1 dp2 V02 V01 2e dt dt 2 e dt dt 34
26
27
液压工作台位置控制系统
执行元件 被控对象
放大元件
传感器1
比较元件
指令元件
28
控制框图
放大元件 工作台
控制系统组成：
•被控对象 •指令元件 •比较元件 •反馈传感器
•动力元件（阀、缸）
I
Ka
Xi 指令
电压 Ui 比较 E I 电放大
液压能源
液压动力元件
伺服阀 液压缸
扰 动 被控 XP 工作台
7.2 电液伺服阀的组成和工作原理
3、电液伺服阀的组成
（1）电—力转换部分：通常为力马达或力矩马达； （2）力—位移转换部分：通常为扭簧、弹簧管或弹簧； （3）液压放大器：通常前置级为滑阀式、射流管式或喷嘴挡板 式液压放大器，而功率放大级均为滑阀式液压放大器。
7.3 电液伺服阀的分类
按第一级液压放大器的结构分：
执行元件 直接带动控制对象动作的元件或机构，通常为液压缸 或液压马达。
控制对象 机器直接工作的部分，如设备的工作台、刀架等。
24
8.4 液压伺服控制系统的类型
按控制信号的类别和回路的组成分为：机液伺 服控制系统、电液伺服控制系统和气液伺服控 制系统等。 按控制元件的不同分为：滑阀式、射流管式、 喷嘴挡板式、转阀式等。 按控制方式不同分为：阀控式和泵控式系统。
和估计伺服阀的规格，以便与所要求的负载流量 和负载压力相匹配。
6
7.4 电液伺服阀的特性
2 空载流量特性
空载流量特性曲线是输出流量与输 入电流呈回环状的函数曲线。它是在给定
的伺服阀压降和负载压降为零的条件下，
使输入电流在正、负额定电流值之间以阀 的动态特性不产生影响的循环速度作一完
整循环描绘出来的连续曲线。
液压控制系统建模：四通阀控制液压缸
根据：V01 = V02 = V0 = Vt /2 dp1 dp2 同时： Ax V， 0
p p 0
dt
dt
则液压缸流量连续性方程简化为：
Vt dpL qL Ap Ctp pL dt 4e dt
(三) 液压缸和负载的力平衡方程：
流体传动与伺服控制 —电液伺服阀
机电所：李小虎 li.xiaohu@
1
7. 电液伺服阀
电液伺服阀是液压伺服系统中的重要元件，它是一 种通过改变输入信号，连续的、成比例的控制流量、 压力的液压控制阀。
根据输入信号的方式不同，又分为电液伺服阀和机 液伺服阀两大类。
14
流体传动与伺服控制
机电所：李小虎
15
8. 液压伺服控制系统
本章主要教学内容 8.1 8.2 8.3 8.4 液压伺服控制系统的基本原理 液压伺服控制系统的分类 液压伺服控制系统的优缺点 液压伺服控制系统的发展和应用概况
16
8. 液压伺服控制系统 目的任务:
1、了解液压伺服控制系统的原理及组成 2、了解液压伺服控制系统的特点 3、了解液压伺服控制系统的分类
放大系统：执行元件输出的位移远远大于输入信号的 位移，其输出的能量是由液压能源供给的。
跟踪系统：执行元件的输出量跟踪输入信号的变化。
23
8.4 液压伺服控制系统的组成
输入元件 通过输入元件，给出必要的控制信号； 检测反馈元件 检测被控制量，产生系统的反馈信号，通常为各 种传感器。 比较元件 将输入信号与反馈信号进行比较．并将其差值作为放 大变换元件的输入信号。有些系统没有单独的比较元件，而是由 反馈元件、输入元件或放大变换元件的一部分来实现其比较功能。 放大元件 将偏差信号放大并转换后，控制执行元件，如伺服放 大器，液压控制阀，电液伺服阀等。
8.1 液压伺服控制系统的概述
液压伺服系统（Hydraulic Servo System）是 一种自动控制系统，是由反馈控制技术、电子技术 与液压技术相互结合而产生的。 执行元件的运动跟随控制元件（或输入信号）运动 的改变而变化，所以又称为随动系统，也称为跟踪 系统，其输出能自动、快速而准确的复现输入量的 变化规律。 液压伺服系统具有重量轻，体积小、反应快、系统 刚度大和伺服精度高等优点，因而在机械、船舶、 航空、冶金和化工部门中得到广泛的应用。
电源
扰 动 被控 XP 工作台
-
Байду номын сангаас
UP
反馈 电位器
31
液压控制系统建模：四通阀控制液压缸
基本结 构形式
32
液压控制系统建模：四通阀控制液压缸
一、基本方程：
(一) 滑阀的流量方程
qL Kq xv Kc pL
qL Kq xv Kc pL
定义负载流量：
q1 q2 qL 2
(二) 液压缸流量连续性方程 进油腔流量：
11
7.5 电液伺服阀的发展趋势
2）在加工工艺的改进方面，采用新型的加工设备和工
艺来提高伺服阀的加工精度及能力。
如在阀芯阀套配磨方法上，国内提出了智能化、全自动的 配磨系统。 在力矩马达的焊接方面，中船重工第704研究所与德国知 名厂家合作采用了世界最先进的焊接工艺取得了良好的效 果。 提出智能化的伺服阀力矩马达弹性元件测量装置。对弹性 元件能高效完成刚度测量、得到完整的测量曲线，且不重 复性测量误差不大于1%。
-
Ka
UP
反馈 电位器
29
电动工作台位置控制系统
被控对象
执行元件
传感器1
放大元件
比较元件
指令元件
30
控制框图 控制系统组成：
•被控对象 •指令元件 •比较元件 •反馈传感器
•动力元件（可控硅、 将液压动力元件（伺 电机） 服阀、缸）换成电动 力元件（可控硅与电 动机） 工作台
E Ka
电压 Xi 电动力元件 比较 Ui E 电放大 I 指令 指令 可控硅 电机 Ka 电位器
7
7.4 电液伺服阀的特性
3 压力特性
压力特性曲线是输出流量为零（两个负载油口 关闭）时，负载压降与输入电流呈回环状的函数 曲线，如图所示。负载压力对输入电流的变化就 是压力增益，单位为pa/A。
8
7.4 电液伺服阀的特性
4 内泄漏特性
当阀处于零位时，内泄漏流量（零位内泄漏流量）最大。对两级伺服阀而言， 内泄漏流量由前置级的泄漏流量qp0和功率级泄漏流量q1组成。功率滑阀的 零位泄漏流量qc与供油压力ps之比，可作为滑阀的流量--压力系数。零位泄 漏流量对新阀可作为滑阀制造质量的指标，对旧阀可反映滑阀的磨损情况。

滑阀放大器、单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀、射流管及射流元件
7.4 电液伺服阀的特性
一、静态特性
电液伺服阀的静态性能，可根据测试得到的负载流量特性、空载流
量特性、压力特性、内泄漏特性等曲线和性能指标进行评定。
1 负载流量特性（压力-流量特性）
负载流量特性曲线完全描述了伺服阀的静态
特性。这些曲线主要还是用来确定伺服阀的类型
按所控制的物理量分为：位置伺服控制系统、 速度伺服系统和力控制系统。