液压传动控制系统课程课件

液气压系统分析本门课程的主要内容及目的主要内容液压基本回路分析液压系统工作原理分析（机床、工程机械、兵器等）液压系统设计及维护目的：熟练掌握各类液压典型回路；掌握液压系统的分析、设计方法；参考书：流体传动与控制，张光涵等，成都科技大学出版社；液压系统建模与仿真，李永堂等，冶金工业出版社；第一章液压传动与控制系统的讨论本章提要历史回顾前言发展现状未来展望在回顾流体传动及控制学科发展历史的基础上，对20世纪90年代后期以来液压学科的发展作了综合评述，它集众多学科于一体，具有显著的机电液一体化特征，尤其是与计算机技术相结合，使得液压学科在系统设计、控制、故障诊断、虚拟现实等方面有了长足的进步。最后对流体传动及控制技术的发展前景进行了预测，指出关注环保性能，提高效率；元件与系统的集成化、模块化、智能化、网络化；新材料的使用将是未来的发展方向。流体传动与控制技术发展到今天，已经成为一门与其它学科相互关联、交叉的综合性学科。它是集液压技术、微电子技术、传感检测技术、计算机控制及现代控制理论等众多学科于一体的高交叉性、高综合性的技术学科，具有显著的机电液一体化特征。流体传动与控制学科是人类在生产实践中逐步发展起来的。一、历史回顾1流体力学流体力学尤其是流体动力学作为一门严密的科学，却是在经典力学建立了速度、加速度，力、流场等概念，以及质量、动量、能量三个守恒定律之后才逐步形成的。1648年法国人帕斯卡(B.Pascal)提出静止液体中压力传递的基本定律，奠定了液体静力学基础。◆17世纪，力学奠基人牛顿(Newton)研究了在流体中运动的物体所受到的阻力，针对粘性流体运动时的内摩擦力提出了牛顿粘性定律。◆对流体力学学科的形成作出第一个贡献的是古希腊人阿基米德(Archimedes)，他建立了物理浮力定律和液体平衡理论。◆1738年瑞土人欧拉(L.Euler)采用了连续介质的概念，把静力学中的压力概念推广到运动流体中，建立了欧拉方程，正确地用微分方程组描述了无粘性流体的运动。伯努利(D.Bernoulli)从经典力学的能量守恒出发，研究供水管道中水的流动，进行试验分析，得到了流体定常运动下的流速、压力、流道高度之间的关系——伯努利方程。

欧拉方程和伯努利方程的建立，是流体动力学作为一个分支学科建立的标志，从此开始了用微分方程和实验测量进行流体运动定量研究的阶段。◆◆◆◆1827年法国人纳维(C.L.M.Navier)建立了粘性流体的基本运动方程；1845年英国人斯托克斯(G.G.Stokes)又以更合理的方法导出了这组方程，这就是沿用至今的N-S方程，它是流体动力学的理论基础。1883年英国人雷诺(O.Reynolds)发现液体具有两种不同的流动状态——层流和湍流，并建立湍流基本方程——雷诺方程。2液压传动◆1795年英国人布拉默(J.Bramsh)发明了第一台液压机，它的问世是流体动力应用于工业的成功典范，到1826年液压机已被广泛应用，此后还发展了许多水压传动控制回路，并且采用机能符号取代具体的设计和结构，方便了液压技术的进一步发展。19世纪是流体传动技术走向工业应用的世纪，它奠基于的流体力学成果之上，而工业革命以来的产业需求为液压技术的发展创造了先决条件。◆1905年美国人詹尼(Janney)首先将矿物油引入传动介质，并设计研制了带轴向柱塞机械的液压传动装置，并于1906年应用于军舰的炮塔装置上，为现代液压技术的发展揭开了序幕。◆◆1922年瑞士人托马(H.Thoma)发明了径向柱塞泵。1936年美国人威克斯(H.Vickers)一改传统的直动式机械控制机构，发明了先导控制式压力控制阀。稍后电磁阀和电液换向滑阀的问世，使先导控制形式多样化。◆3控制论20世纪是流体传动与控制技术飞速发展并日趋成熟的世纪，也是控制理论与工程实践相互结合飞速发展的世纪，它为流体控制工程的进步提供了强有力的理论基础和技术支持。◆1922年美国人米诺尔斯基(N.Minorsky)提出用于船舶驾驶伺服机构的比例、积分、微分(PID)控制方法。◆◆1932年瑞典人奈奎斯特(H．Nyquist)提出根据频率响应判断系统稳定性的准则。1948年美国科学家埃文斯(W．R．Evans)提出了根轨迹分析方法，同年申农(C．E．Shannon)和维纳(N.Wiener)出版《信息论》与《控制论》。4浙液箭压传装动及厅伺服狗系统◆19火50擦年摩恒根(霸Mo尼og蜂)研飞制成陈功采番用微存小输顿入信堪号的巩电液仙伺服顶阀后捆，美崖国麻先省理街工学李院的物布莱南克本把(B衰la归ck演bu业rn豆)、邻李(迹Le劈燕e)蛙等人仰在系社统高那压化某和电目液伺未服机钻构方役面进鸦行了滴深入造研究盒。◆19明70抄年前筝后信丙号功祸率介伴于开报关控别制和绩伺服泰控制畜之间像的比肥例阀瓜问世。二战榨后液是压技育术在斯航天娘、国资防、午汽车纷和机挤床工吩业中扣得到麻广泛诱应用抢，并拨且走啄向产金业独丑立发岔展，象西方使各国肃相继所成立撕了行身业协陆会和厚专业绳学会制，液笋压传驶动和收控制反被作胞为新俯兴技牵术得丝式到重乐视。友这一润时期嗓称得违上是施液压耐工业桶的黄车金岁决月。4丽液浮压传却动及础伺服子系统◆l9麦60肚年布昨莱克痰本(澡Bl筋ac组kb鸦ur错n)坊的《除液动狂气动乳控制差》和阶l9咸67阿年梅河里特此(M籍er政ri潮tt效)的诞《液受压控膝制系费统》淘两部够科学音著作抛相继嗓问世坟，对恶液压京控制辟理论猜作出肤了系岔统、帝科学齐的阐易述。◆从1御96才2年廊开始咬制定阔液压欣元件孟的标依准(尼CE欺TO挡P，答IS遍O／袍TC杆l3冒1)旱。◆在主奔阀结勇构上纸，早隔期采糠用水桑介质型时大熊多选义择锥处阀结墙构；耐油压啄控制蝴发展寇后圆宽柱滑傻阀结葬构成凳为主蚊流。苦19冶70前年前豪后二锻通插狱装阀猴(大繁中功胃率)揉以及示螺纹坦插装炎阀(水中小此功率逃)问鉴世并膜快速砖发展缘瑞，使观得滑虾阀结科构受胡到冲滑击。20县世纪闻是流老体传标动及引控制黎技术粘逐步创走向记成熟坚的时摸代。饮随着踢现代这科学莲技术绪的飞即速发绸展，粒它不伙仅可柳以充界当一灵种传卖动方粗式，搜而且启可以横作为林一种丛控制益手段窝，充洞当了浴连接携现代惩微电桌子技鸟术和爱大功堪率控析制对泊象之亿间的养桥梁虾，成喉为现疮代控赤制工艰程中壳不可辆缺少糟的重邻要技丛术手稿段。二、瘦发展毒现状进入遍20净世纪跳90升年代泛后期缘瑞，随计着自像动控赌制技忘术，多计算辜机技悲术，吃微电溪子技铃术、纹可靠脉性技疗术的粥发展季以及壤新材屯料的弹应用峰，使柏传统勉的液唱压技接术有允了新宜的进缴展，驼也使舒液压钻系统庭和元满件的翻水平陈有很定大提冤高。1落液绘压传映动与龙微电垃子技浊术相朋结合忧，实漫现机骂电一埋体化贵集成是新杨型元管件和屠系统馅发展殖的主鼓要方汇向。◆多功抽能集副成电就液元盐件、注具有驶数字些接口党的电刮液元待件和誉检测蜓元件帖快速捎发展道。◆由于饰内置知电子扒线路厘以及恨串行岩通讯毫总线纺技术副的发秃展，裹在一娇些大伸型现椒代化蹈的电灭液系呆统，确如冶窝金、霸大型祝矿山饶机械侵及工茄程机窑械中蚁，泵蛾、马茧达、协阀等斜元器堡件装岁有各纽奉种必米要的色传感吨器和劳两路遇数据热连接监器，脂不仅银可实倍现各考种功蚁能的甚控制阵，还悬可实骑现各赌元件止状态膛的监益测，突使液括压系遣统故楼障诊麻断技跃术有书了进咬一步间的发问展。◆现代驳的液煎压系笑统是接高度庸机电链一体寇化的能大型制复杂务控制性系统减。◆中央蜂计算眠机不深断访乖问所货有元社件的凡当前蛋特性暖，并今且与猴标准带特性舒相比匪较，加若显粮著超肺出，刑可发都出必装要的忙警报字。2拾计算项机的黄广泛藏应用亮和性狮能的雅不断庭提高筒使得愁流体武传动醋及控暗制技捆术有毕了新睁的发锹展计算谣机辅繁助设钥计大咽大地肆提高时了工毫作效姑率。摘利用湿CA慰D/加CA洪E技激术全幅面支稀持液站压产旧品从速概念次设计融、外缘瑞观设毛计、野性能陪设计迈、可解靠性浊设计鸽到零削部件不设计弦的全均过程稀。对敌现有煤的液培压C庙AD恶/C箭AE贿设计房诚软件考进行挺二次亩开发仙，建粱立知皂识库和信息周系统税，它软将构槐成设呈计—朴—制翻造—横—销朝售—铺—使甜用—斩—设羽计的辆闭式挑循环锈系统诱。◆◆◆A普新参控制磨策略画不断究被采械用。自适米应控晃制(丛AC锈)是朋指当回被控阶对象粱本身恢特性靠及其酷外部历环境丑了解阵不多如时或业者它剥们在更正常淋运行贞中存佩在变倡化时藏，对纠其有袭自适两应能仅力和旗鲁棒萄性鲁棒践控制教指的重是当盾系统龄模型辆包含贷不确薯定性敌因素碗时，野仍然蜻希望算控制跌系统灭始终桑保持毯良好疗性能酬的一首种控甩制方晌式。趟近年仪出现柴的萌设金计方师法是叠鲁棒除控制裹的代嫂表。智能滨控制爷(I门C)姻通过帐对系问统特客征的狮描述匹和提必取，招符号肉和环饱境的汪识别旅，知它识库垮和推祝理机罗的开哑发以昏及控凉制规才律的叉在线蹈学习婚和修勾正，棵对改吊善液安压伺园服系恳统的额控制道性能宴有巨窝大潜搅力。¥H◆◆◆B境虚怕拟技圈术在卸液压状行业浙中得眠到应岁用。虚拟李现实洁(V枪ir透tu浓al筝R唯ea行li墙ty骨)通身常是世指通栗过头敏盔显挡示器万和传伐感手叶套等施一系屋列新绒型交辣互设斜备构桶造出乌的一坏种计刑算机败软硬枣件环讲境，习操作介者通饶过这成些设介施以托自然皂的技洽能向滋计算公机送舒入各下种命成令，旋并得想到计哈算机再对用软户的圆视觉侵、听告觉及筋嗅觉疏等多递种器悲官的译反馈链。包括猛与计朽算机岗系统征有关贪的具犁有自字然模站拟、炉逼真乐体验星的技目术与驱方法颂。它释最主滴要的议目标听就是重真实焦的体器验和返方便诞的人舅机交寻互。虚拟寇实现累系统顽具有油“沉湿浸（轮Im收me玻rs茄io棵n）挨”，含“交听互（页In服te买ra倍ct承io株n）裁”和泛“想丢象（物Im弦ag哈in振at节io斑n）态”三诊个基欣本特津征。◆◆◆故障贫诊断般技术友有了廊长足只的进逐步并装向智雨能化管发展荐。软测是量(疾So渗ft食-s附en填si唱ng贪)特壁点就营是以伞计算芳机和蚕软件甩为核良心，荡根据营某种洲最优纺准则侧，选橡择比弟较容爸易测款得的阶一种爽或几馆种辅聪助变此量，购来估益计不梢能直蛋接测扣量的查主要毯变量千。网络常技术掘将促淡进流记体传末动行缘瑞业多龟方面娃的发五展。通过价网络雕技术尺，可惩以使桃液压趟气动迅产品觉的设膀计、迟生产制、销河售和较用户物信息魄反馈肃及时终挂起幻玉钩来冠。用泳户要悬求和股设计扭信息给可传串给设逼计部我门，袖设计崇结果建通过裤网络傻传达彼到相宋应的民生产哲部门遵及其传他机齿构，暗可以泡在网砖上就略出现谜的问露题交温流看病法和娃提出薪建议捎，最渡终实富现整能个产系品设携计与裁生产谜过程便的无损纸化晶、文菠件的总电子就化。总之番流体吴传动炸与电恰子、隶计算谨机、军通信仓等技缩慧术相犹结合谦，大伯大促辞进了砍流体侨传动叮元件至及系赖统的薄发展阀。流丢体传干动及笔控制扩技术粮已经架成为道现代根机械谎工程袜的基粱本要框素和队工程丛控制仓关键理技术川之一赵。三、未来慨展望有统党计资钩料表坟明：峰近2养0年互来液顾压技氏术的洽发展顺来源躬于自恶身的鲁科研迫成果讽仅约凉20省%，煌来源江于其觉他领染域发译明的增占5顽0%清，移宫植其福它技冠术研投究成道果占晒30决%，鬼没有酷任何傅一种盗学科湿能关嚼起门冻来发的展，校这也畜是所串有学像科的孝共同虹趋势惊。未院来液淹压技梅术难柄有惊沙人的舍技术资突破需，应忌当主恼要靠消现有献技术激的改共进和乌扩展阔，不虚断扩塑大其拴应用叮领域福以满绒足未枯来的销要求显。其息主要短的发瞒展趋遥势将风集中允在以非下几余个方雁面。1粗流体屑传动敲与控裹制设学备更凶加注漏重其落环保恰性能◆◆◆◆污染杆环境桌是流霞体传往动工广业面顾临的减最大躁挑战忙之一领，也给是妨勺碍它步与电鞠气和肆机械漠传动均系统灶有效敬竞争途的一勿大因绘素。治理忌泄漏均和降冤低噪减声是坛液压趋系统撑需要责解决她的两韵大拦问题戒。加大病非石趁油基掠液压较油的守使用涝力度瞎。水压症技术谊将会姓得到嫌大力饱发展兼。2节千能降绪耗，震提高享效率史。◆◆◆广泛麻采用哨在负买载敏懒感系部统，醒使之刊具有台流量闭适应饼控制斧和压纪力自怪动补靠偿功甩能。发展备变频闪电机颠驱动脏系统母及二逆次调肝节技主术。轻量活化灾、小大型化渡、节埋能元榜器件确。3穿更为秧集成忘化、翼模块仆化、处智黑能化剧和网唇络化漠。◆◆◆由电发子直危接控必制的雨元件居将得闻到广搬泛采聪用借助裳现场衫总线萌，实洗现高婆水平托的信俘息传哲递，逼可以尼对流寺体传傍动及沿控制思大系仰统实闲现综呜合多祝目标福最优秋控制纹——增效率猴最优症、功狂能最奥优或周预选花目标恐最优丈。流体尺传动母及控焰制系饮统可爷实现越加工谱、装裹配和韵调试肝等过告程的暮全球干化虚窑拟制笛造，桐并对辉研究贫过程