文 献 综 述

1选题背景

1.1液压伺服系统

液压伺服系统 (液压控制系统或液压随动系统 ) 是一种自动控制系统 ,在这种控制系统中 ,液压执行元件的运动，也就是系统的输出量 (机构位移、速度加速 度或力 )能自动、快速而准确地复现输入量的变化规律^[1]。与此同时，还起到信号的功率放大作用,因此液压伺服机构也是功率放大装置。凡是采用液压伺服元件和液压执行元件，根据液压传动原理建立起来的伺服系统都叫做液压伺服控制系统。

1.2液压伺服控制的优缺点

液压伺服控制除具有液压传动所固有的一系列显著优点外,还具有系统刚度大、控制精度高、响应速度快 、能高速启动、制动和反向等优点。因而可组成体积小 、质量轻、加速能力强 、快速动作和控制精度高的伺服系统 ,来控制大功率和大负载 。同样,液压伺服控制除具有液压传动所具有的一些优点外,还有一些缺点 , 如它的精密控制元件(如电液伺服阀 )加工精度高 , 因而价格贵 , 对工作油要求高 ,工作油的污染对系统可靠性影响较大。由于对信号输入、误差检测、输出信号反馈、系统校正和综合使用^[2]等采用电气系统比较方便, 所以往往在信号处理部分采用电气元件；从功率放大到执行元件采用液压元件, 这样就构成了电液伺服控制系统。它集中了电气元件快速、灵活和传递方便 ,以及液压执行元件结构紧凑 、质量轻和刚度大等优点 。

1.3液压伺服控制应用

液压伺服控制首先应用在武器控制系统中, 广泛应用于陆海空军各个领域 。在航天 、航空和导弹等控制方面 ,大量采用液压伺服控制系统 。因为这些控制系统的性能要求很高 , 快速性能要好, 质量要轻, 而成本等又不是主要考虑因素 ,所以 ,液压伺服控制技术在这些部门得到了大量应用和发展 。目前 ,在飞机上所有的控制系统和操纵机构几乎全都采用液压伺服及液压传动机构 。在导弹方面 ，小口径导弹，由于要求本身质量轻 ,大多采用气动伺服系统；中程及远程导弹的各个控制系统，几乎都采用液压伺服系统^[3]。在民用工业方面 ，如机床方面的仿形机床 、数控机床 ;船舶上的舵机操纵和消摆系统;冶炼方面的电炉电极自动升降控制系统；试验装置方面的振动试验台 、材料试验机等；锻压设备中的挤压机速度伺服控制，油压 机的位置同步伺服控制；轧制设备中的轧机压下,带材连续生产中的跑偏控制、张力控制；大型车辆的转向助力器等 ,都应用了液压伺服控制。由于各行各业的自动化程度越来越高, 机器设备的运行速度也越来越快，工作精度也越来越高，功率越来越大，所以，伺服控制系统将越来越广泛地应用到各个技术领域中。

本课题研究内容

在本次课题设计中，要求综合运用单片机、模电、数字电路、液压传动等课程的相关知识，设计单片机控制的液压伺服系统伺服阀及其位置反馈控制电路，分析其电路工作原理，计算电路设计参数，设计检测点和检测电路。具体系统如下图所示

图1液压伺服系统流程图

2.1单片机控制的液压施力系统

在目前的液压控制中，由子伺服阀在使用维护及造价等方面的缺陷限制了它的广泛应用所以在一般液压系统中仍为普通的开关控制方式。这种方式的控制压力是不连续的、没有反馈且精度较低。在70年代初期研制出的比例阀其性能和价格介于伺服阀和开关阀之间逐渐被应用于生产。我们采用8051控制比例阀来提高其控制性能配接有 D/A、 D/A转换能对系统进行程控或实时控制，而且单片机作为比例控制回路中的求和及校正点构成了闭环控制系统。这样用于一些压力化速度不是很快，而精度要求较高和需自动控制的场合，就改善了系统的性能控制系统 。在原液压系统加上单片机后可使控制功能得到改善:

（1）原系统为开环，对压力的偏差不能控制加上单片机后利用它的智能组成了压力闭环控制系统在单片机内进行PID 运算实现压力的恒值控制提高稳压精度

（2）该系统具有自动控制升降压速率的功能其控制原理就是使单片机的输出及液压系统压力与时间变量成已知函数而变化采用闭环控制能消除比例系统中的滞环