電液伺服控制系統 (即電氣‐液壓伺服控制系統)是自動控制系統之一,如省略 “電液”兩字,只講伺服控制系統,則可能是指電氣伺服控制系統。“電液”兩字還用于區別 “機液”和 “氣液”,因為還有機液伺服控制系統 (即機械‐液壓伺服控制系統)和氣液伺服控制系統(即氣動‐液壓伺服控制系統)。
自動控制系統是無須人干預其運行的控制系統,它分成主控系統和被控系統。
電液伺服控制液壓系統的分類
電液伺服系統或電液伺服控制系統可以按選定的屬性 (或概念)進行分類,將具有某種共同屬性 (或特征)液壓系統集合在一起,而其每一種分類都代表液壓系統一定的特點 (征)。
(1)按系統輸入信號的變化規律分類
液壓伺服控制系統按輸人信號的變化規律不同可分為:定值控制系統、程序控制系統和伺服控制系統。當系統輸人信號為定值時,稱為定值控制系統。對定值控制系統,基本任務是提高系統的抗干擾性,將系統的實際輸出量保持在希望值上。當系統的輸人信號按預先給定的規律變化時,稱為程序控制系統。伺服系統也稱隨動系統,其輸人信號是時間的未知函數,而輸出量能夠準確、快速地復現輸人量的變化規律。
(2)按采用的液壓控制元件分類
在液壓傳動系統或液壓傳動及控制系統中,如其含有電液伺服閥或∕和電液伺服變量泵這些典型元件,則可將其稱為電液伺服系統或電液伺服控制系統。按所采用的液壓控制元件不同,電液伺服控制系統可分為閥控電液伺服控制系統和泵控電液伺服控制系統。進一步根據采用的液壓執行元件的不同,還可分為閥控液壓缸、閥控液壓馬達、泵控液壓缸和泵控液壓馬達電液伺服控制系統。但是實踐中卻有電液伺服變量泵和電液伺服閥這種組合的電液伺服控制系統,因此只能講閥控電液伺服控制系統一般是節流控制,泵控電液伺服控制系統一般是容積控制。
伺服閥是一種連續控制閥,而連續控制閥是響應連續的輸人信號以連續方式控制系統能量流的閥,其包括所有類型的伺服閥和比例控制閥。
電調制液壓控制閥主要包括電調制液壓 (方向)流量控制閥和電調制壓力控制閥兩大類。因目前普通工業領域較少采用電調制壓力控制閥,所以,如不加特別說明,在本書中電液伺服閥均指電調制液壓 (方向)流量控制閥或電調制液壓流量控制閥。電調制液壓流量控制閥是隨連續不斷變化的電輸人信號而提供成比例的流量控制的液壓閥。
液壓變量泵 (馬達)的變量型式多種多樣,按照操縱方式不同,有手動、機動、電動、液動、氣動、比例、伺服及它們的組合等﹔按變量控制方式可分為壓力控制、流量控制、功率控制、負載 (荷)敏感 (傳感)控制、功率限制控制、轉矩限制控制及它們的組合﹔還可分為開環控制和閉環控制,其中閉環控制又有恒壓、恒流、恒功率和負載敏感的適應性控制等。
電液伺服變量泵只是液壓變量泵中的一種,且本身應是閉環控制,其變量機構亦是一種電液伺服控制系統。
(3)按控制信號類型分類
按控制系統中控制信號類型來分,電液伺服控制系統可分模擬信號、離散 (數字)信號和混合信號三種。
因在實際中很難見到純數字控制系統,作者傾向于將混合信號控制系統歸類到離散 (數字)信號控制系統,在其他參考文獻中也有如此分類。
因此,如在系統中某一處或數處的信號是脈沖序列或數字量傳遞的系統即可稱為離散(數字)控制系統,亦即分為電液數字伺服控制系統。在離散控制系統中,數字測量、放大、比較、給定等一般均由微處理機實現。計算機的輸出經D∕A轉換加給電液伺服閥放大器,然后再去驅動液壓執行元件﹔或由 (數字)計算機直接輸出數字信號,經數字放大器后驅動數字式液壓執行元件。
在系統中各部分傳遞的信號都是連續時間變量的系統稱為連續控制系統,亦即可分為電液模擬伺服控制系統。連續控制系統又有線性系統和非線性系統之分。用線性微分方程描述的系統稱為線性系統,不能用線性微分方程描述、存在著非線性部件的系統稱為非線性系統。
在連續控制系統中,其所傳遞的控制信號、反饋信號、偏差信號等都是連續時間的函數。而在離散控制系統中,上述這些信號都是以數字的型式給出的,這些信號都是離散的時間函數。
因連續控制系統和離散控制系統的信號型式有較大差別,所以在系統分析方法上也有明顯不同。連續控制系統用微分方程來描述系統的運行狀態,并用拉氏變換法求解微分方程﹔而離散控制系統則用差分方程來描述系統的運行狀態,用Z變換法引出脈沖傳遞函數來研究系統的動態特性。
(4)按被控物理量分類
按被控物理量的不同,電液伺服控制系統可分為位置 (或轉角)控制電液伺服控制系統、速度 (或轉速)控制電液伺服控制系統、力 (或力矩)控制系統、壓力控制系統和其他物理量 匚溫度、加速度 (或角加速度)等⏋控制系統等。
在被控對象是機械平動 (直線)運動時,位置控制電液伺服控制系統的被控物理量還可為位移。
在被控對象是機械轉動 (旋轉)運動時,轉角控制電液伺服控制系統的被控物理量還可(表述)為角位置或角位移。
(5)按系統的控制方式分類
按控制方式來分,電液伺服控制系統可分為開環控制和閉環控制兩種。開環控制是輸出變量不持久影響其本身具有的控制作用的控制﹔閉環控制或反饋控制是使控制作用持久地取決于被控變量測量結果的控制。開環控制系統結構簡單、操作方便、一般不存在穩定性問題,但系統的控制精度易受內、外部干擾的影響,因此常用于對于控制精度要求一般的場合。閉環控制系統不僅能使被控 (輸出)變量隨參比變量的變化而變化,而且還能將輸出變量反饋到輸人端,用以與輸人變量進行比較,再將比較后的偏差信號經過功率放大,推動執行元 (部)件,從而實現了以偏差來消除誤差,或將誤差控制在所要求的精度范圍內。閉環控制系統因此具有一定的抗干擾能力,但卻存在一個穩定性問題,控制調節也比較復雜,所以一般用于精度要求較高的重要場合。
從原理上講,開環控制和閉環控制均可以用于電液伺服控制系統,但就目前大多數情況而言,開環控制主要用于比例控制,閉環控制主要用于伺服控制。
隨著閉環比例閥和伺服比例閥的出現,電液比例控制系統中采用閉環控制的也在增加,這是比例控制技術和伺服控制技術相互融合、發展的結果。實際上,現在的伺服控制與比例控制已越來越難以區分。