图文详解液压伺服系统

什么是液压伺服系统

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，其位移、速度、力等输出量，能自动、快速、准确地随着输入量的变化而变化，同时可大幅度 放大输出功率 ，也是一个功率放大装置。

液压伺服系统是一种液压控制系统，与普通的液压系统相比，它更为复杂。由以下基本元件组成：

液压伺服系统组成

输入元件——将给定值加于系统的输入端的元件，可以使机械的、电器的、液压的，或者是其他的组合形式。

反馈测量元件——测量系统的输出量并转换成反馈信号的元件，如各种类传感器。

比较元件——将反馈信号与输入信号进行比较,得出偏差信号后加于放大装置，该元件一般不单独存在。

放大、能量转换元件 ——将误差信号放大，并将各种形式的信号转换成大功率的液压能量的元件。电气伺服放大器、电液伺服阀均属于此类元件。

执行元件——将产生调节动作的液压能量加于控制对象上的元件，如液压缸或液压马达。

控制对象——各类生产设备，如机器工作台、刀架等

液压伺服系统原理

伺服液压系统的工作原理是：利用反馈连接得到偏差信号，再利用偏差信号去控制液压能源输入到系统的能量，使系统向着减小偏差的方向变化，从而使系统的实际输出与希望值相符 。

伺服液压系统工作原理方块图

如下图，是一个简单的液压伺服系统原理图。液压泵4是系统的能源，它以恒定压力向系统供油，供油压力由溢流阀3调定。 四通滑阀1是一个转换放大元件(伺服阀)，把输入的机械信号(位移或速度)转换成液压信号(流量或压力) 并放大输出至液压缸2。 液压缸作为执行元件，输入压力油的流量，输出运动速度(或位移)，从而带动负载移动。 四通滑阀和液压缸制成一个整体，构成了反馈连接。

伺服液压系统原理图

1四通滑阀，2液压缸，3溢流阀，4液压泵

当滑阀1处于中间位置时，阀的四个窗口均关闭，阀没有流量输出，液压缸2不动，系统处于静止状态。

给滑阀一个向右的输入位移Xi，则窗口a 、b有一个相应的开口量 Xv=Xi ，液压油经窗口a进入液压缸右腔，左腔油液经窗口b排出，缸体右移Xp，由于缸体和阀体是一体的，因此阀体也右移Xp。因滑阀受输入端制约，则阀的开口量减小，直到Xp=Xi，即Xv=0，阀的输出流量等于零，缸体才停止运动，处于一个新的平衡位置上，从而完成了液压缸输出位移对滑阀输入位移的跟随运动 。如果滑阀反向运动，液压缸也反向跟随运动。

在该系统中，输出位移Xp之所以能够精确地复现输入位移 Xi 的变化，是因为缸体和阀体是一个整体，构成了 闭环控制系统 。 在控制过程中，液压缸的输出位移能够连接不断地回输到阀体上，与滑阀的输入位移相比较，得出两者之间的 位置偏差 。 因此，压力油就要进入并驱动液压缸运动，使阀的开口量(偏差)减小，直至输出位移与输入位移相一致时为止。

伺服液压系统的特点

伺服液压系统在工业控制领域得到广泛的应用，如飞机的舵面控制、机床仿型装置、船舶的舵机系统等。

与普通液压系统比较，伺服液压系统具有以下优点：

1.与机电执行机构相比，伺服液压系统的执行机构的体积和重量小很多。 随着功率的增加，其体积和重量的增加远小于相同功率的机电执行机构的体积和重量的增加速度。

2.液压执行机构 传动平稳、抗干扰能力强 。

3.液压执行机构的 调速范围广 ，功率增益高。

4.位置、压力等数值直接输入，操作简 单 。

5.工作时，其压力和位移全过程都可以显示在液晶显示频上，全过程可进行在线管理。

6.其外端是连接在电脑上的，能把数据进行压装保存到计算机当中，从而确保数据的可追溯性，便于管理。

审核编辑：汤梓红