[科普中国]-电液比例控制系统

电液比例控制系统的特点及分类电液比例控制系统的特点

电液比例控制是介于电液开关控制系统和电液伺服控制系统之间的一种控制系统，兼有二者之所长。它与电液开关控制系统比较具有以下特点：

① 能够按比例控制压力和流量，从而对执行元件能够实现力、速度和位移的连续控制，还能按输入电信号的极性改变液流方向。

② 能够避免力、速度和方向变换时的冲击现象。

③ 可以降低能耗，有显著的节能效果。

④ 易于与微电子结合，特别是数字式比例元件与计算机 (PLC)结合，可实现遥控、自控和自适应控制。

电液比例控制系统的分类电液比例控制系统可按不同的分类原则进行分类：

① 按所用的电液比例控制元件的种类可分为：电液比例压力控制系统、电液比例流量控制系统、电液比例方向控制系统和电液比例变量泵控制系统。

② 按被控物理量种类可分为：电液比例位置控制系统、电液比例速度控制系统和电液比例力控制系统。

③ 按系统输出信号是否反馈可分为：闭环系统和开环系统。

④ 按对液压执行元件的控制方式可分为：阀控系统和泵控系统。

电液比例控制系统的构成电液比例控制通常有开环控制和闭环控制。开环电液比例控制系统目前应用较为广泛，其简化框图如图1所示。控制器 (计算机、PLC等)给出的信号通常是电压信号，经驱动器处理放大为输出电流信号I，将I输入电液比例阀的比例电磁铁，电磁铁再将I按比例转换成电磁力FP，FP通过弹性元件作用在液压阀的阀芯上，使之移动，从而控制液流的流量、压力和方向，通过执行元件 (液压缸、液压马达)使负载获得与输入信号成比例的力F(扭矩T)、速度v(角速度ω)或位移。开环控制的精度较低且没有跟踪功能。

如果系统要求较高的精度且具有跟踪功能，那么就要对开环系统的输出量进行检测并反馈到控制器，使之与指令信号进行比较 (相减)得到差值△e=ei-eR 去控制电液比例阀，图2所示为闭环电液比例控制系统框图。

图1和图2中都用电液比例阀作为控制元件，故称为阀控电液比例控制系统，若将两图中的电液比例阀和油源换成电液比例变量泵，则构成泵控电液比例控制系统。1

电液比例控制系统的设计电液比例控制系统的设计步骤如下：

① 进行工况分析，明确设计依据。准确地对设计任务进行分析和描述，对比例控制系统的设计是十分重要的。若能预先准确地提出任务，才能在设计开始时就能确定最佳方案。

② 确定传动与控制系统的方案。

③ 进行设计计算，确定系统的性能参数及元件性能参数。

④ 根据计算结果选择比例元件，并对重要的技术性能和参数验算。

⑤ 绘制工作图。

要设计好一个比例控制回路，除了要掌握元器件性能方面的知识外，还应注意到系统设计方面的一些原则性的问题：

① 快速往复运动时要尽量提高系统的固有频率。

② 系统的速度控制范围，以及与时间相关的制动极限，质量、速度、压力、黏度变化时对系统性能参数的影响。

③ 是否采用压力补偿，是采用进口还是出口压力补偿方式。采用压力补偿后对总压力的影响问题，及对单出杆液压缸的增压作用问题。

④ 根据负载的形式考虑是否需要采用制动阀或支承阀。

⑤ 根据控制精度要求考虑是采用开环控制方式，还是必须采用闭环控制方式。

⑥ 选择有相应动态性能的阀，特别是对闭环控制系统，以满足系统对动态特性的要求。

电液比例控制系统的应用1、塑料注射成型机电液比例控制系统

塑料注射成型机系统是典型的多级压力、多级速度控制系统。该机在工作循环中按工艺过程规定不断转换压力和速度。前例注射机液压系统采用传统开关阀，元件多，电气控制系统也复杂。如果采用电液比例控制系统，就可使系统简化，控制性能更好，被控参数平稳转换。

2、液压电梯电液比例控制系统

液压电梯的轿厢用液压缸顶升，轿厢及负载重力、惯性力由液压缸传给地基。这种电梯无牵引机房，对建筑设计有利，近年来得到迅速发展。电梯运行具有特定的启动加速和制动减速，为乘客提供快捷、舒适、安全的服务。

3、电液比例加载系统

液压系统中力和转矩的控制通过压力控制实现。压力控制是基础。在工业生产中，各种加载装置都可以采用比例压力控制系统，如材料试验机、压力容器疲劳寿命试验系统、压力传感器老化稳定系统等。2