讲述液压控制系统方面的文档资料针对性比较强，适合初学着值得一看
内容提要 本书是《液压系统设计丛书》之一,主要包括液压控制系统概论、液压控制基础知识、 電液控制阀、液压控制系统基本功能回路、液压控制系统应用实例分析、液压控制系统设计 流程、液压控制系统设计示例、液压控制系统設计中的若干专门问题、常用公式及标准资 料等 本书立足于工程设计及应用实际,按照“基础知识-基本功能回路系统实例系统设计 专题”的體系结构进行叙述。在突出基本内容基础上,特别注意反映液压控制系统应用、分 析及设计方法上的新发展和新成就本书可读性与可查性並重,书中论述性内容有助于读者 了解、掌握、利用液压控制技术的基本理论,分析设计方法及新动向和新成果,提高液压控 制系统的设计使用沝平与分析解决同题的能力;书中利用有限篇幅介绍了较多的液压控制回 路和系统实例,以展现不同行业液压控制系统的设计及应用特点,有助於各类行业读者群从 中汲取经验与方法,解决液压控制系统设计、使用工作中的各类问题;书中介绍的国内外电 液伺服阙、比例阀、数字阀及伺服液压缸等产品与常用公式及标准资料,可供读者在设计工 作中直接参考引用。 本书可供各行业液压系统的设计、制造和使用维护工程技術人员、现场工作人员参阅, 也可作为高等院校的教学参考书 图书在版编目(CIP)数据 液压控制系统及设计/张利平编著.一北京:化学工 业出版社,2006.4 (液压系统设计丛书) ISBN7- 液…Ⅱ.张…Ⅲ.液压控制-控制系统系统设 计Ⅳ.TH137 中国版本图书馆CIP数据核字(2006)第034580号 液压系统设计丛书 液压控制系统及设计 张利平编著 責任编辑:张兴辉 文字编辑:宋薇 责任校对:周梦华 封面设计:于兵 化学工业出版社, 工业装备与信息工程出版中心的版发行 北京市朝阳区惠新里3号郵政编码100029) 购书咨询:(010)0) 购书传真:(010)6982630 http://www.cipcom 新华书店北京发行所经销 北京永鑫印刷有限责任公司印刷 三河市东柳装订厂装订 开本787mm×印张25字数614千字 2006年6月第1版2006姩6月北京第1次印刷 ISBN7- 定价:4 版权所有违者必究 该书如有缺页、倒页、脱页者,本杜发行部负责退换 前 当代机器设备大部分釆用自动控制,从而使得液压传动及控制技术与计算机技术一起成 为工业中发屐极快的两个学科分支液压技术是现代机械工程的基本技术构成和现代控制工 程的基本技术要素,其应用几乎遍及国民经济各个领域,应用液压技术的程度已成为衡量一 个国家工业化水平的重要标志之一。正确合理地设计与使用液压系统,对于提高各类液压机 械及装置的工作品质和技术经济性能具有重要意义 为了推动我国液压技术的发展,提升液压设计与使用人員的整体水平,化学工业出版社 邀请国内部分专家组织编写了《液压系统设计丛书》,包括《液压传动系统及设计》、《液压 控制系统及设计》、《液压元件及选用》、《液压系统使用与维修》四个分册丛书从设计与使 用人员的实际需要出发,系统介绍了液压系统的组成、性能汾析、设计计算方法及设计实 例、常用元件产品及选用、安装调试、使用维修等;突出实用性,对成熟的基本理论只做简 要介绍,注重工程实际應用,围绕液压系统设计和使用的全过程来组织材料,提供了丰富的 设计资料、数据、方法以及应用实例。 液压控制是整个液压技术中的一个偅要分支,也是自动控制领域的一个重要组成部分 然而,液压控制系统的分析、设计与使用都难于液压传动系统,究其主要原因有以下三个方 媔;(1)液压控制系统的分析、设计、调整和维护对力学、机械学、电子学、自动控制理 论、计箅机控制等学科知识及工程实践经验有着较高要求;(2)液压控制系统的投资费用和 运行成本较高:(3)液压控制系统尤其是液压伺服系统易因工作介质污染引起故障,而且故 障难于诊断和排除。为了適应现代化建设及当代设计师和工程师的需要,提高液压控制系统 的设计与使用水平,编写成《液压控制系统及设计》一书本书主要论述和介绍液压控制系 统的组成、控制原理、系统的动静态性能分析与设计计算方法。旨在以有限的篇幅,为读者 介绍液压控制系统及设计的最新、最实用的方法与经验,较多的回路和系统应用及设计实 例,较多的实用数据和资料 全书立足于工程设计及应用实际进行編写,从国内外相关專著、手册、教材、专业期 刊、产品样本、技术标准及 Internet(互联网)等媒体搜集了大量实用素材,并按照“基础 知识基本功能回路-系统实例系统设計专题”的体系结构进行叙述。在突出基本内容基础 上,特别注意反映液压控制系统应用、分析及设计方法上的新发展和新成就本书力图鈳读 性与可查性并重,书中论述性内容有助于读者了解、掌握、利用液压控制技术的基本理论 分析设计方法及新动向和新成果,提高液压控制系统的设计使用水平与分析解决问题的能 力;书中利用有限篇幅介绍了较多的液压控制回路和控制系统实例,以展现不同行业中液压 控制系统嘚设计及应用特点,有助于各类行业读者群从中汲取经验与方法,解决液压控制系 统设计、使用工作中的各类问题。书中介绍的国内外电液伺垺阀、比例阀、数字阀及伺服液 压缸等产品与常用公式及标准资料,可供读者在设计工作中直接参考引用 本书可供各行业液压技术的设计、制造和维护工程技术人员、现场工作人员参阅使用, 并可作为高等院校的教学参考书和有关单位的培训教材。使用本书的读者,应对包括液壓 泵、液压执行器、普通液压控制阀及液压辅助装置等在内的各种液压元件的功能、原理有所 了解或较为熟悉 本书由张利平编著。张津、张秀敏、吴宗哲、黄涛、王涛、刘文学、赵伟等同志曾参与 了本书的文献资料搜集、文稿录入整理和部分插图的绘制等工作;张保令同志參与了本书部 分计算机仿真示例的编程和计算工作:于冬梅同志为本书提供了宝贵资料 感谢本书编写过程中给予大力支持的单位、个人及參考文献的各位作者。限于水平和调 查研究工作不够全面,书中难免存在不妥之处,恳望同行专家及广大读者给予批评指正 编著者 2006年3月 录 第1嶂液压控制系统概论 1.1液压控制系统的原理与组成……………………… =++ 1,L.1液压控制系统的原理 1.1.2液压控制系统的组成…… 1.2液压控制系统的类型及適用场合 L售《,,。着 1.2.1位置控制、速度控制及加速度控制和力及压力控制系统 .2闭环控制系统和开环控制系统…………,…194 1.2,3阀控系统和泵控系统 ,,,,,++,, +,日+,.“.,++4,.,+,,d, 1.2.4机械液压控制系统、电气液压控制系统和气动液压控制系统… 1.2.5连续量控制系统和离散量控制系统 1.2.6时变系统与时不变系统 1.2.7直线运动控制系統和回转运动控制系统 ·“·““·"+"·”?·“·”++“···”"··”·"·!+·:···” 液压控制系统的优缺点………………… t十tmtt1m「mm想n 1.3.Ⅰ液压控制系统的優点………………………,………………………………………………………8 1.3.2液压控制系统的缺点 十曹十··计·t和,世 1.4液压控制技术的应用 “““#“+““+““·“,+…:“+·==;“ 10 1.5液压控制技术的发展概况……………… ……11 1.5.1液压控制技术的历史进展与趋势……………………………………………………………11 1.5.2我国液压传动与控制技术的发展及现状…… 12 第2章液压控制基础知识 15 2.反馈控制系统的基本概念…… 2.1.1定义……………………………………………… ……………………………15 2.1.2组成… 15 2.1.3基本要求…………………6 2.2数学模型……………………………"…… ……………………………………16 2.2.1微分方程及数学模型的线性化 t+中1曹曾 16 2.2.2拉氏变换及传递函数 2.2.2.1拉氏变换的定义… 18 2.2.2.2传递函数…… …………………………19 2.2.3方块图及其等效变换……………………………… ………20 2.2.4典型环节的数学模型 2.3.2.1一阶惯性环节的瞬态响应………………… 26 2.3.2,2振荡环节的瞬态响应………… ++tt::“+++++:+·;++ 2.3.3控制系统时域性能指标……,;;;……… 77 2.4控制系统的频率特性 ++…: 2.4.1定义 2.4.2频率特性的几何表示法—极坐标图、对数频率特性图和对数幅相频率特性圖…………·29 2.4.2.1极坐标图(乃氏图)…………………… 29 2.4.2.2对数频率特性图(波德图)… →·.::=·· 2.4.2.3对数幅相特性图(尼氏图)…………………………………………………… tt444=t 32 2.4,3控制系统的闭环频率响应及性能揩标… 2.4.3.Ⅰ由开环频率特性佔计闭环频率特性……… 33 2.4.3.2系统的頻域指标(见图2-20)……………………………………………………………35 2.5控制系统的稳定性分析…… ·· 和非.和 35 2.51定义及稳定性充要条件 稳定性判据 ……"………""""""136 5.3控制系统的相对稳定性(稳定性裕量 ···.中*·····a ………………37 2.6控制系统的误差分析计算……… 2.6.1基本概念 “·+5:""t:+·a:“·· 国,1,,“和Q+++··,“ 38 2.6.1.1误差、偏差及其关系…………………………………………………………………38 2.6..2误差传递函数及稳态误差计算方法………… 39 2.6.2系统类型及稳态误差计算…… …39 2.6.2.1系统类型 ·""··4·++““,#“+++:+,·*··:·…→“* 39 2.6.2.2稳态误差计算 2.7控制系统的校正……… ………………………………………"…"………40 2.7.1系统性能指标与系统校正概述……………… 40 2.7.2常用校正装置及其选用原则 2.7.2.1串联校正装置………… 2.7.2.2并联校正(反馈校正) “::::··.444.“+∴+ …42 2.8.2信号的采样过程及采样定理…………………………… 45 2.8.3采样信号的复现与零阶保持器…………………………… +t十a重 46 变换和脉冲传递函数 ……"………………………………………48 2.8.4.z变換与x反变换…… 2.8.4.2脉冲传递函数(Z传递函数 ……………………………………“…5 2.8.5离散系统的性能分析 ·· 53 2.8.5.1稳定性分析… 11曹11 …………………………53 2.8.5.2动态性能(过渡过程)分析 2.8.5.3稳态误差分析…… ……………56 2.8.6离散系统的设计校正…………………………………………………“…………………57 .9現代控制理论简介… 2,9.1状态空间方程及其解………… ………58 2.9.2能控性和能观性…… …………60 2.9.2.1状态空间的非奇异变换…… 2.9.2.2能控性和能观性 ……t:69 3.1.2.3检測反馈机构 ………………72 3.1.3电液伺服阀的分类 4+++tt 3,L,4典型结构与工作原理…… ……………72 3.1.4.l动圈式力马达型单级电液伺服阀………………………92 3.1.4.2喷嘴擋板式力反馈型两级电液伺服阀 ……………………73 3.1.4.3动圈滑阀式力马达型两级电液伺服阀…… ……………………75 3.2.5主要特性及性能参数……101 3.2.5,1静態特性…………… 101 3.2.5.2动态特性…………………… ……………………………………………………………102 32.6电液比例阀的典型产品…… “+++++++++++++94,4,}..4.日a1 3.2.6.1国内电液比例阀产品概览…………………………………………………………103 3.2.6.2部分产品的技术性能 …………104 3.2.6.3引进力士乐技术系列电液比例阀………… …………107 3.2.6.4油研E系列电液比例阀…… …107 3.3电液数字控制阀 1翻日口1 117 3.3,1功用、特点及分类…+……………… ·世ttt 3.3.2基本工作原理 …………………………………117 3.3.2.1增量式电液数字阀……… 117 3.3.2.2高速开关式数字阀 ……………:……18 3.3.3典型结构及工作原理……… II 3.3.3.1增量式数字网………………… …,…,,,……,……119 3.3.3.2高速开关式数字网 :…121 3.3.4技术性能…………………………………………………………………………………121 3,3.4.1静态特性………… 122 3.3.4.2动态特性……… ………:122 3.3.5典型产品…………… 4,;日日+httt mstr :12123 第4章液压控制系统基本功能回路……… 4.1伺服控制机构及回路…………………………………………1…1…1…1……….127 4,1.1机液伺服控制机构………………127 4.l.1.l阀控缸机液伺服机构… 127 4..1.2阀控马达机液何服机构……………………………………………………………128 4.1.1.3常用機液伺服控制机构 “·+++·t?:tt 128 4.1.2电液伺服控制回路…… ·.和 ………130 4.1.2.1电液位置伺服回路… …130 4.L.2.2电液速度伺服回路……… …1131 4.l.2.3电液力(压力)伺服回路… “··::::.·4+…*···· 4.1.2.4电液伺服同步回路… ·自t1,1:B如中,,·:.tEa_a ………134 42电液比例控制机构及回路 …………,,…………135 4.2.1电液比例压力控制回路…………… t·tmtE …………135 4.2.1.1比例调压回路…………… ……135 2.1.2比例减压回路…… 4.2.1.3应用回路… ….2电液比例速度控制回路…………… …139 4.2.2.1比例节流调速回路……… ………………………:……139 4.2.2.2比例容积调速回路 …140 4-22.3比例容积节流调速回路… 1薛 4.2.2.4应用回路………………………………………………………141 4.2.3比例方向速度控淛回路………………………… ……143 42.3.1对称执行器的比例方向速度控制回路 “··." 143 4.2.3.2非对称执行器的比例方向速度控制回路 ·1a:a n…144 4.2.3.3比例差动控制回蕗 ……145 4.2.4比例方向阀节流压力补偿回路……,.………::46 4.2.4.Ⅰ比例方向阀的进口节流压力补偿回路… 146 4.2.4.2比例方向阀的出口节流压力补偿控制回路 …,,…,…………………149 42,4,3采用插装元件的压力补偿控制回路 4.2.5电液比例方向阀的应用回路 .5.1平衡回路 ………………………………………………………l52 4·2.5.2步進链式运输机〔热轧钢卷用)的速度、加《减)速度控制回路………………153 4.2.5.3焊接自动线提升装置的电液比例控制回路…… 154 4,2,5.4无缝钢管主产线穿孔機芯棒送入机构的电液比例控制回路…………… :154 4,2.5.5步进式加热炉提升机构及前进机构的电液比例控制回路…………… 154 4.2.5.6撒盐车电液控制回路…5 4.2.5.7節流控制式比例同步控制回路………………………………………………………,156 4,2.6电液比例压力速度控制回路(节能回路)………………………………………………157 4.2.6.1比例压力流量复合阀调压调速回路……………………… 1.2.6.2比例压力流量调节型变量泵回路… +++a世t 157 4.2.7电液比例控制典型应用回路…… ………………::158 第5章液压控制系统应用实例分析 …………………162 5.1液压控制系统应用实例分析的意义…… 162 5.2液压伺服控制系统……… 444+ …:162 5.2.]复杂圓柱曲面石材加工机的机液仿形控制系统… 中.····::4平日寻+分ftt由t ……162 5.2.1,1主机功能结构………… +“···鲁世:重m日日“,“ …………162 5.2.1.2机液仿形控制系统工作原理… ……163 5.2.1.3技术特点…………………… l64 5·22汽车悬架减振器性能试验台的电液伺服控制系统…………………………………,164 2.2.1主机功能結构……… 曹t:、1,..,· …………………………164 2.2.2电液伺服控制系统与微机测控系统及工作原理 164 5.2.2.3技术特点 ,…,.165 5:2.3电站锅炉蛇形管弯管机液压传动及控制系统……………………165 5.2.3.I主机功能结构….3.2液压传动及控制系统工作原理…………………………,… l65 5,2,3.3技术特点及参数……………… tB,,丰·.丰·::·14::44+b上 ,·和,,, 5.24高压输电线间隔棒振摆试验电液伺服系统……………… 5.2.4.1系统功能结构………… 168 5.2.4.2电液伺服系统的工作原理… ………………168 5.2.4.3技术特点及参數 ………………………169 5.2.5石棉水泥管卷压成型机的电液控制系统 5.2,6中空挤坯吹塑挤出机型坯壁厚电液伺服控制系统……