《电液比例控制技术》

第一章引论1

1.1 工程控制系统的组成及分类1

1.1-1 程控制系统的基本单元1

1.1-2 程控制系统的分类2

1.2 电液控制系统的特点及分类3

1.2-1 电液控制系统的特点3

1.2-2 电液控制系统的构成4

1.2-3 电液控制系统的分类5

1.3 电液比例技术的发展历史及其特点6

第二章 工作液体8

2.1液体的密度、热膨胀性和压缩性8

2.2 有效体积弹性模量10

2.3 液体的粘性12

2.4 液体的含气量、空气分离压和气化压14

2.5 工作液体的热力学特性15

2.6 工作液体的化学性质及其表面特性16

2.7-1 工作液体污染度的分级18

2.7 工作液体的污染控制18

2.7-2 工作液体的净化20

2.8 液压系统常用工作液体的分类及其选用原则23

第三章控制放大器26

3.1 电源变换26

3.2 运算放大器29

3.3 信号的放大和处理30

3.3-1 反馈放大电路30

3.3-2 积分、微分和调节电路33

3.3-3 信号幅值和滤波37

3.4 控制信号电路43

3.4-1 利用手调电位器给定控制电压信号43

3.4-2 非周期性函数发生器44

3.4-3 周期函数发生器44

3.4-4 数/模和模/数转换电路46

3.5-1 阻抗变换器48

3.5 测量放大电路48

3.5-2 电荷放大器49

3.5-3 电桥测量信号的直流放大电路50

3.5-4 调制—解调测量放大电路50

3.5-5 与电容式传感器匹配的交流运算放大电路51

3.6 功率放大器52

3.6-1 电压反馈型功率放大器52

3.6-2 电流反馈型功率放大器53

3.6-3 开关式电流反馈功率放大器54

第四章电—机械转换器56

4.1 耐高压直流比例电磁铁57

4.1-1 结构和工作原理57

4.1-2 稳态特性59

4.1-3 动态特性61

4.1-4 耐高压双向极化比例电磁铁65

4.2 动圈式力马达66

4.2-2 动态特性67

4.2-1 稳态特性67

4.2-3 磁路设计68

4.3 动铁式力矩马达72

4.3-1 力矩马达的基本方程73

4.3-2 永磁式力矩马达的特性分析77

4.4 步进电机80

4.4-1 典型结构和工作原理80

4.4-2 稳态特性81

4.4-3 动态特性83

4.5 直流伺服电动机84

4.5-1 稳态特性84

4.5-2 动态特性87

4.5-3 直流伺服电机的进展90

4.6 交流伺服电动机92

4.6-1 工作原理92

4.6-3 动态特性93

4.6-2 稳态特性93

4.7 减速机构94

4.8 电致伸缩式电—机械转换器95

第五章传感及反馈器件98

5.1 传感器及反馈器件的分类98

5.2 传感及转换器件的基本特性99

5.2-1 稳态特性99

5.2-2 动态特性101

5.3-1 位移—位移转换102

5.3 位移和转角102

5.3-2 位移—力转换103

5.3-3 位移—压力转换103

5.3-4 位移—电压转换104

5.4 速度和转速110

5.4-1 速度—力转换110

5.4-2 速度—流量转换112

5.4-3 速度—电压转换113

5.5-1 压力—位移转换116

5.5 压力的检测116

5.5-2 压力—电压转换117

5.6 流量的检测124

5.6-1 流量—位移转换124

5.6-2 流量—压力转换127

5.6-3 流量—转速转换127

第六章先导控制液压桥路129

6.1 先导控制液桥的分类132

6.1-1 液压半桥的基本类型及其特性曲线132

6.1-2 压力增益和流量增益135

6.1-3 先导级动态分析138

6.1-4 可变液阻的流量系数140

6.2 滑阀式先导级142

6.2-1 阀口特性曲线142

6.2-2 滑阀式先导液桥特性曲线的修正144

6.3-1 锥阀的面积增益146

6.3 锥阀式先导级146

6.3-2 非线性运动方程及信号流图147

6.3-3 对照的线性化传递函数框图149

6.3-4 先导锥阀的结构150

6.4 喷嘴挡板式先导级151

6.4-1 喷嘴端部形状151

6.4-2 零位开口量的选择152

6.4-3 挡板上的液流力153

6.4-4 单喷嘴挡板式先导级的固定液阻154

6.4-5 双喷嘴挡板式先导级——并联B型半桥156

6.5 先导液桥中的固定液阻157

6.6 先导级的反馈回路159

6.7 动态阻尼和动压反馈161

第七章功率控制级163

7.1 主阀的分类和特性分析163

7.1-1 主阀的稳态力平衡方程164

7.1-2 主阀口流量公式165

7.1-3 主阀动态分析167

7.2 节流式主阀阀口和增益172

7.2-1 节流特性上的特定工况点172

7.2-2 流量增益、压力增益和面积增益的关系174

7.3 二通插装式主阀175

7.3-1 二通插装式主阀的基本结构形式175

7.3-2 插装式组件的流道没计178

7.3-3 二通插装式主阀的启闭条件178

7.3-4 二通插装式主阀的反向流动180

7.4 三通插装式主阀181

7.4-1 三通插装式组件的三类力平衡条件181

7.4-2 三通插装式组件的机能和特点183

7.5 多通口滑阀187

7.5-1 滑阀的换向机能187

7.5-2 滑阀的换向力和复位力190

7.6-1 变量机构的类型193

7.6 变量机构193

7.6-2 变量活塞的负载和控制力194

7.6-3 变量力矩和变量力195

第八章液动力与摩擦力198

8.1 液动力198

8.1-1 滑阀的稳态液动力198

8.1-2 滑阀的瞬态液动力201

8.1-3 二通插装式阀芯上的稳态液动力202

8.1-4 液动力对阀芯运动的干扰作用209

8.2 摩擦、滞回和颤振211

8.2-1 库仑摩擦211

8.2-2 流体润滑212

8.2-3 颤振214

第九章电液比例压力控制阀216

9.1 压力阀的类型216

9.2 直接控制式比例压力阀217

9.2-1 动态方程221

9.2-2 串联线性液导的等效值222

9.2-3 性能分析223

9.3 间接检测式比例溢流阀225

9.3-1 先导液桥的等效液阻网络226

9.3-2 传递函数227

9.3-3 性能分析232

9.4 间接检测式比例减压阀234

9.4-1 减压阀的传递函数及框图235

9.5 直接检测式比例压力阀237

9.5-1 传递函数238

9.5-2 实测特性240

第十章电液比例流量控制阀242

10.1 单级比例节流阀243

10.1-1 伺服电机驱动的单级节流阀243

10.1-2 比例电磁铁驱动的单级节流阀245

10.2-2 位移—力反馈型247

10.2 先导控制式比例节流阀247

10.2-1 位置反馈型247

10.2-3 位移—电反馈型250

10.2-4 位移—流量反馈型251

10.3 压差补偿型比例流量阀252

10.3-1 传统型253

10.3-2 先导式定差减压型255

10.3-3 带流量放大阀的压力补偿型256

10.3-4 三通式定差溢流型257

10.4 内含流量反馈的比例流量阀257

10.4-1 等流量特性及偏差系数258

10.4-2 动态特性和瞬时流量超调263

第十一章电液比例方向流量控制阀266

11.1 电液比例方向流量控制阀的特点及分类266

11.2 直接控制式比例方向节流阀267

11.2-1 起始控制电流267

11.2-2 动态分析268

11.2-3 稳定条件270

11.2-4 其它单级比例方向节流阀270

11.3 先导控制式比例方向节流阀272

11.3-1 先导压力控制型272

11.3-2 级间位置反馈型274

11.3-3 位移—力反馈型276

11.3-4 位移—电反馈型282

11.4 电液比例方向流量阀282

11.4-1 定差减压型282

11.4-2 定差溢流型282

11.4-3 负载压力补偿型282

11.4-4 流量反馈型285

11.5 插装式电液比例方向流量控制阀287

第十二章比例控制液压泵290

12.1 比例控制排量调节泵290

12.1-1 位移直接反馈式排量调节293

12.1-2 位移—力反馈式排量调节294

12.2 比例控制压力调节泵297

12.2-1 先导控制式压力调节298

12.3 比例控制流量调节泵300

12.3-1 节流阀检测压差反馈型300

12.3-2 流量传感器检测及位移—力反馈型301

12.4 功率调节变量泵302

12.4-1 复合弹簧控制的恒功率调节302

12.4-2 带压力和位置反馈的恒功率调节304

12.5 复合比例控制变量泵306

12.5-1 带公用二级阀的P—Q调节307

12.5-2 带恒压阀和恒流量阀的P—Q调节309

12.5-3 电反馈复合比例控制变量泵310

第十三章比例控制液动机312

13.1 轴向柱塞式变量马达的排量调节312

13.2 轴向柱塞式变量马达的恒扭矩调节314

13.3 变量马达转速调节——计量泵检测反馈型315

13.4-1 转速调节318

13.4 变量马达电反馈型转速调节和转角调节318

13.4-2 转角调节320

13.4-3 电控失效的保护措施322

13.4-4 微机控制的变量马达322

13.5 高精度位置控制执行器323

13.5-1 高精度位移执行器323

13.5-2 电液伺服摆动液压马达323

13.6 步进电机或直流电机控制的定量液动机325

15.6-1 电液步进马达和液压缸326

13.6-2 直流电机控制的定量液动机326

13.7 定量液压马达327

第十四章电液比例元件的测试330

14.1 测量误差及数据处理基础330

14.1-1 高斯正态误差分布曲线331

14.1-2 系统误差和过失误差的处理333

14.2 电液比例元件试验系统的构成336

14.3-1 稳态特性339

14.3 电液比例元件的主要指标及试验方法339

14.3-2 动态特性344

14.4 环境、寿命及可靠性试验348

14.4-1 故障概率及置信度349

第十五章电液比例控制系统的工程应用355

15.1 电液比例控制系统的构成、分类及其工程应用的特点355

15.2 典型系统及其数学模型357

15.2-1 非线性数学模型358

15.2-2 线性化数学模型359

15.3 典型负载模型360

15.4 液压系统的管道效应363

15.4-1 粘性流体管道二维流动的数学描述363

15.4-2 特征线法365

15.5 电液比例控制系统的实例368

15.5-1 压力、力、力矩控制368

15.5-2 速度、转速控制371

15.5-3 位置、转角控制377

15.5-4 电液比例节能系统380

第十六章电液控制系统稳态和动态特性的计算机仿真383

16.1 电液控制系统基本单元的数学描述383

16.1-1 液体的有效体积弹性模量384

16.1-2 流量公式384

16.1-3 作用在运动部件上的力385

16.1-4 电学基本方程388

16.1-5 热力学基本方程388

16.1-6 其他非线性特性388

16.1-7 非线性特性的线性化处理390

16.2 系统数学模型的建立391

16.3 仿真数值方法394

16.3-1 龙格—库塔法394

16.3-2 非线性代数方程组395

16.4 模拟计算机仿真400

参考文献402