液压控制系统绪论

液压控制系统

2013年春季学期

主讲：许明恒西南交通大学机械工程学院教授，博士生导师中国工程机械学会常务理事、液压技术分会副理事长教育部机械设计制造及其自动化教学指导委员会委员中国高等工程专业认证协会机械工程专业分委会委员主要研究方向：机电液一体化系统控制及CAD电话mail：mhxu@163.com第1页/共20页第一页，共21页。第一章绪论1.机械工程与人类文明2.关于机械工程3.机械工程的关键问题是能量流和信息流4.液压控制系统是解决能量流和信息流问题的一种途径5.控制系统的组成6.控制系统的分类7.本课程主要内容第2页/共20页第二页，共21页。1.人类文明与机械工程人类的祖先学会制造工具后，从众多灵长类动物中脱颖而出，迅速进化，文明进程加速人类区别于其它动物的关键是学会了制造工具。工具的制造，就是机械制造，属于机械工程的范畴人类经历了石器、陶器、青铜器、铁器制造，到今天复杂的机电一体化装备的制造人类文明的历史就是机械工程发展的历史，或者说机械工程发展助推了人类文明的进程第3页/共20页第三页，共21页。1.人类文明与机械工程纵观人类文明史，大约经历了3次文明大爆发约在公元前三千年（中国炎帝、黄帝时代），人类文明第一次大爆发：人类学会了家庭养殖、农业耕作学会人工取火、制造车船、构筑房屋发明纺织、青铜、铁器、天文、历法、文字、水利机械的出现助推了农耕文明的爆发机械的出现和发展，促使人类生存资料的获取从被动寻觅式到主动的有计划生产农耕文明实现了人类第一次大解放-温饱解放（生存）农耕文明的助推剂是机械第4页/共20页第四页，共21页。1.人类文明与机械工程宋元（960-1368）时期，东方文明传入西方，与阿拉伯记数符号体系和古希腊罗马演绎科学体系结合，唤醒了西方文明以1784年蒸汽机的发明为标志，文明再次大爆发-工业文明，人类迎来了第二次大解放-体力解放人类从蒸汽机、内燃机、电动机获得了超出风力、浮力、畜力很多倍的化学力（矿物燃料）和水力出现了轮船、火车、汽车、飞机等机械工程大发展是工业文明的关键第5页/共20页第五页，共21页。1.人类文明与机械工程源于东方的八卦和算盘启发西方发明了二进制，催了生麻省理工学院1945年的第一台电子计算机诞生以此为标志文明第三次大爆发-信息文明，人类开始了第三次大解放-脑力解放第三次文明大爆发促使机、电、信息技术融合，机械是基础每次文明大爆发都促进生产力大发展机械工程是推动人类文明的最重要因素之一第6页/共20页第六页，共21页。1.人类文明与机械工程人类挣脱了温饱、体力、脑力约束以后，还需要解除什么约束？未来的第四次人类大解放、文明大爆发在哪里？未来的超级大国在哪里？世界科技中心（地区或国家）的转移：华夏帝国（四大发明）古希腊意大利（1540年-1610年）英国（1660-1730年）法国（1770年-1830年）德国（1810年-1920年）美国（1920年-今）可能转向东方的中国和日本第7页/共20页第七页，共21页。2.关于机械工程研究并实现人类躯体功能的延伸的学科各种载运工具是人类脚、腿功能的延伸自行车，汽车，火车，轮船，飞机，电梯，飞船等各种机器、装备是人类手、臂膀功能的延伸缝纫机，洗衣机，挖掘机，隧道掘进机，工程机械，建筑机械，石油机械、化工机械、冶金机械，各类机床、农业机械、枪炮武器等各种传感器是人类感官器官功能的延伸

温度传感器，声电传感器，光电传感器等第8页/共20页第八页，共21页。2.关于机械工程研究并实现人类躯体功能的延伸的学科计算机——电脑，是人脑功能的延伸机械工程与计算机技术结合（人类躯体功能延伸与人脑功能延伸结合）——机电信息化系统——机械工程重要发展方向第9页/共20页第九页，共21页。3.机械工程的关键问题是能量流和信息流能量流：将机械装备动力装置的能量传递到工作装置的过程涉及能量的转换，能量传递的介质、方式、速率、效率、控制信息流：机械装备运行中信息传递交换的过程信息的给定、获取、转换、辨识、传输、失真、干扰、控制第10页/共20页第十页，共21页。系统完成特定目标的要素组合控制掌握住对象不使其任意活动，或按控制者的意愿活动液压控制系统完成液压能传递与控制的液压与电子元器件的组合液体是重要的能量传递介质，电子元器件是重要的信息传递媒介液压控制系统是以液体和电子元器件为介质，将液压技术与电子信息技术有机结合，解决机械工程领域里能量流和信息流问题4.液压控制系统是解决能量流和信息流的一种途径第11页/共20页第十一页，共21页。5.液压控制系统的组成(1)动力源（泵站）液压泵及辅助设备（液压阀，储能器，油箱，过滤器，散热器等）

(2)控制元件

电液控制阀，变量泵，变量马达

(3)执行机构（或执行器）

液压缸，液压马达——液压能转换成机械能(4)信息传输元件实现物理量之间的传递与转换机械的：连杆，杠杆，齿轮，丝杆螺母等电气的：旋转变压器，测速发电机等电子的：各类传感器第12页/共20页第十二页，共21页。6.控制系统的分类——按控制指令分(1)开关控制或继电器控制输出与输入之间没有严格的比例对应关系(2)比例控制（本课程内容）

被控输出量与指令输入信号成比例变化，有开环与闭环之分。主要解决：机电控制中的接口问题、能量放大问题和执行机构的工作性能问题数学模型：工程系统的结构参数与性能参数之间的内在关系用数学方程描述借助于计算机技术分析、预测系统性能

第13页/共20页第十三页，共21页。6.控制系统的分类——按控元件分1）阀控系统流量控制元件是电液比例流量阀或电液伺服阀流量阀控制进入执行器的流量实现速度、位移控制阀控系统电液伺服阀，伺服放大器指令电位器，反馈电位器第14页/共20页第十四页，共21页。6.控制系统的分类——按控元件分-指令放大器控制阀执行器液压源传感器输出1）阀控系统电液伺服阀，伺服放大器指令电位器，反馈电位器第15页/共20页第十五页，共21页。6.控制系统的分类——按控元件分2）泵控系统流量控制元件——变量泵控制变量泵输出流量实现速度或位移控制第16页/共20页第十六页，共21页。6.控制系统的分类——按控元件分传感器指令放大器变量泵控制阀执行器辅助泵-2）泵控系统框图第17页/共20页第十七页，共21页。6.控制系统的分类——组成环节的作用-指令放大器控制阀执行器液压源传感器阀控系统输出传感器：将输出量转换成能与指令信号比较的信号执行器：实现控制意图，实现控制作用液压源：提供液压能量指令装置：提供控制指令比较装置：指令信号与反馈信号比较产生控制信号放大器：将误差电压信号放大，以电流的形式输出控制阀：机、电接口，将微小的电功率信号放大成大功率的液压能(1mw—100kw)第18页/共20页第十八页，共21页。7.本课程主要内容第一章绪论预备知识（液压能源，工作压力，液压执行器，控制元件，信号传输元件第二章液压放大元件第三章液压动力元件第四章机液伺服系统第五章电液伺服阀第六章电液伺服系统第七章液压伺服系统设计第19页/共20页第十九页，共21页。感谢您的观看！第20页/共20页第二十页，共21页。内容总结液压控制系统

2013年春季学期

主讲：许明恒。农耕文明实现了人类第一次大解放