液压控制系统设计复习题1（江西理工大学）

江西理工大学

总复习 1.负载匹配（P63） ：

负载：液压执行元件运动时所遇到的各种阻力（阻力矩）； 负载特性：负载力与负载速度之间的关系：

负载力：惯性力；粘性力（阻力）；摩擦力；弹性力；重力； 最佳负载匹配：阴影部分面积最小

2.稳态液动力（P22）：在阀口开度一定的稳定流动情况下，液流对阀芯的反作用力。 瞬态液动力：在阀芯运动过程中，阀开口量变化使通过阀口的流量发生变化，引起阀 腔内液流速度随时间的变化，其动量变化对阀芯产生的反作用力。 分为：稳态液动力（大小）为： 瞬态液动力（大小）为：

稳态液动力与阀芯滑阀开口量成正比，瞬态液动力与滑阀开口量变化率成正比。 3.液压动力元件（P40）：由液压放大元件（液压控制元件）和液压执行元件组成。可组成阀控液压缸、阀控液压马达、泵控液压缸和泵控液压马达，前两种可构成阀控（节流）系统，后两种可构成泵控（容积）系统。

4.液压弹簧刚度（P49）：被压缩液体产生的复位力与活塞位移成比例，因此被压缩液体的作用相当于一个线性液压弹簧，其刚度称为~~，或是液压缸两腔完全封闭由于液体的压缩性所形成的液压弹簧的刚度。公式：

5.机液伺服系统（P67）：由机械反馈装置和液压动力元件所组成的反馈控制系统；主要进行位置控制和控制其他物理量，其机构简单、容易维护、工作可靠，应用于飞机舵面操作系统、车辆转向助力装置和仿形机床。

6.电液伺服系统（P112）：由力矩马达（或力马达）、液压放大器、反馈机构（或平衡机构）组成。力矩马达或力马达的作用是把输入的电气控制信号转换为力矩或力，控制液压放大器运动。综合了电气和液压两方面的特长，具有控制精度高，响应速度快，输出功率大，信号处理灵活，易于实现各种参量的反馈。可分为位置、速度、力控制；阀控、泵控；大功率、小功率；开环、闭环；模拟、数字。

7.流量增益：负载压降一定时，阀单位输入位移所引起的负载流量变化的大小。其值越

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大，阀对负载流量的控制就越灵敏。公式：

8.流量—压力系数：阀开度一定时，负载压降变化所引起的负载流量变化的大小，值越小，阀抵抗负载变化的能力越小，即阀的刚度大。公式：

9.压力增益：qL=0时阀单位输入位移所引起的负载压力变化的大小，此值越大，阀对负载压力的控制灵敏度高。 10.液压动力元件的刚度：

11.理想滑阀（P14）：径向间隙为零，工作边锐利的滑阀。

12.速度放大系数（P68）：即为开环放大系数，Kv= ，受到液压固有频率和阻尼比的限制。阻尼比通常为0.1~0.2，所以Kv被限制在液压固有频率的（20~40）%范围。

二、简答题

1、简述液压控制系统的组成：由动力元件（泵）、阀控元件、执行元件（马达、液压缸）、控制元件、辅助元件、压力补偿（储能器、压力油管、管接头）、工作介质（液压油）、被控对象（负载）。 2、阀控液压马达与泵控液压马达的特性有何不同？为什么？（P59）

阀控马达输出为θ、ω、TL，泵控马达输出的为转动和摆动，①泵控液压马达的固有频

率较低（是阀控液压马达的1/√2，泵的工作腔的容积较大，使固有频率进一步减小）②泵控阻尼比较小，较恒定（总泄漏系数Ct比阀控的总流量—压力系数小；总泄漏系数基本上恒定）③泵控的增益Kqp/Dm和静态速度刚度 比较恒定。④泵控的动态刚度不如阀控，静态速度刚度较好。

3、低阻尼对液压伺服系统的动态特性有什么影响？何如提高系统的阻尼？

低阻尼是影响系统的稳定性和限制系统频宽的主要因素之一。提高系统的阻尼的方法有以下几种：1）设置旁路泄露通道。在液压缸两个工作腔之间设置旁路通道增加泄露系数

Ctp。缺点是增大了

功率损失，降低了系统的总压力增益和系统的刚度，增加外负载力引起的误差。另外，系统性能受温度变化的影响较大。2）采用正开口阀，正开口阀的

Kc0值大，可以增加阻尼，但也要使系统刚度降

低，而且零位泄漏量引起的功率损失比第一种办法还要大。另外正开口阀还要带来非线性流量增益、稳态液动力变化等问题。3）增加负载的粘性阻尼。需要另外设置阻尼器，增加了结构的复杂性。4）在液压缸两腔之间连接一个机-液瞬态压力反馈网络，或采用压力反馈或动压反馈伺服阀。 4. 阀的三个系数对液压伺服系统的性能有何影响？

流量增益值越大，阀对负载流量的控制就越灵敏。流量—压力系数值越小，阀抵抗

负载变化的能力越小，即阀的刚度大。压力增益值越大，阀对负载压力的控制灵敏度高。

5、简述电液伺服阀由那几部分组成？各部分的作用是什么？（P113）

由力矩马达（或力马达）、液压放大器、反馈机构（或平衡机构）组成。力矩马达或力马达的作用是把输入的电气控制信号转换为力矩或力，控制液压放大器运动。液压放大

器的作用是控制液压能源流向液压执行机构的流量和压力。反馈机构或平衡机构是为了使伺服阀的输出流量或输出压力获得与输入电气控制信号成比例的特性。

由动力元件（泵、阀）、阀控元件、执行元件（马达、液压缸）、控制元件、辅助元件、压力补偿

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（储能器、压力油管、管接头）、工作介质（液压油）、被控对象（负载）。

6、在什么情况下，电液伺服阀可看成振荡环节、惯性环节、比例环节？（P114） 当伺服阀的频宽与液压固有频率相近时，可近似为二阶振荡环节，公式： 当伺服阀的频宽大于液压固有频率（3~5倍）时，可近似为惯性环节，公式： 当伺服阀的频宽大于液压固有频率（5~10倍）时，可近似为比例环节，公式： 7、如何提高力反馈伺服阀的频宽？提高频宽受什么影响？

为了提高伺服阀的频宽，应提高力矩马达的固有频率和阻尼比。

8. 径向间隙对零开口滑阀的静态特性有什么影响？为什么要研究实际零开口滑阀的泄漏特性？

公式： ，图2-10 可知，理想零开口四边滑阀没有考虑到泄漏，没有受到径向间隙的影响，但实际的滑阀都会存在泄漏，所以研究实际的就是为了更好的判断阀的加工配合质量和确定阀的零位流量—压力系数。 三、推导题

1、写出四通阀控制液压缸的基本方程。

2、写出四通阀控制马达的基本方程。

四、计算题(10分)

1.有一阀控液压马达系统，已知液压马达排量为Dm=6×10-6m3/rad,马达容积效率为95%，额定流量为qn=3.33×10-4m3/s，额定压力为pn=70×105Pa，高低压腔总容积Vt=3×10-4m3。拖动纯惯性负载，负载转动惯量为Jt=0.2㎏.㎡，阀的流量增益Kq=4㎡/s,流量-压力系数Kc=1.5×10-16m3/s.Pa。液体等效体积弹性模量βe=7×108Pa。试求出以阀芯位移xv为输入，液压马达转角θm为输出的传递函数。

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五、设计题

1 利用液压伺服控制系统的综合知识设计GPS导航的轿车自动驾驶系统，并画出液压控制方框图。

2 利用液压伺服控制系统的综合知识设计GPS导航的无人机自动驾驶系统，并画出液压控制方框图。

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