电液传动及控制技术

摘 要电液传动及控制技术广泛应用于现代工业当中，本文介绍了电液传动及控制技术的发展、现状、特点以及其发展趋势。

关键词电液传动；控制

中图分类号TH137文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)061-0191-01

1电液传动及控制技术概述

电液传动与控制技术发展到今天，已经成为一门与其他学科相互关联、交叉的综合性学科。它是以液压传动为基础的，集微电子技术、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技术学科，它具有显著的机电液一体化特征。作为电液传动及控制技术的基础，液压传动是用液体（液压油液）作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压技术渗透到了很多领域，不断在汽车、船舶、机床、工程机械、冶金机械等行业得到大幅度的应用和发展，如今已经成为了一门包括传动、控制和检测在内的完整的自动化技术。

2电液传动及控制技术的发展

液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的。1795年英国约瑟夫·布拉曼在伦敦用水作为介质,以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机，1905年将工作介质水改为油，又进一步得到改善；第一次世界大战后液压传动广泛应用，1925年维克斯发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压传动的建立奠定了基础第二次世界大战期间，在美国机床中已经有30%应用了液压传动。

它之所以能得以发展，由于它具有：体积小、重量轻，换向容易，操纵控制简便，自动化程度高等优点。

历史的经验证明，流控学科技术的发展，仅有20％是靠本学科的科研成果推动，来源于其他领域发明的占50％，移植其他技术成果占30％，即大部分来源于其他相关学科进步的推动。随着控制理论的出现，传感技术、开环及闭环控制系统的发展，液压传动已经发展成今天的电液传动及控制技术，元件的动态特性和精度都取得了长足的改进。如泵、阀等元件通过使用高效的数字集成电路和传感器,使闭环控制在动态特性和静态精度上有了很大的提高。近些年来，电子技术、计算机技术当中的一些成果也被应用于液压传动技术当中，例如计算机的有限元分析可以用来处理低速流动和流体边界形状复杂的问题，利用ANSYS软件进行分析和处理，优越性显著，可以对液压元件中的流场进行数值模拟，得到流场的速度矢量图和流线图，对于分析元件的噪声和能量损失、优化设计元件流道等具有重要的意义。计算机可以用来实现精确控制，也可以利用计算机辅助设计来提高工作效率：CAD技术可以全面支持液压产品从概念设计、外观设计、性能设计、可靠性设计到零部件设计的全过程；在绘图方面，从系统图、装配图到整个三维实体图都可用计算机生成并绘制完成；专用的液压集成块CAD系统可在计算机上演示阀块的立体图，自动检查内部管道是否相交，壁厚是否合理，设计是否需要优化等，由交互设计向智能设计发展。液压传动技术是机械科学技术的一个分支，它的发展需要机械及其他门类学科的发展来推动，同时，它的发展也能推动工业系统的整体发展。目前，采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一，有些发达国家生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动技术。当前液压技术的发展主要集中在以下几个方面：集成、交合、小型化和轻量化液压元件；以环境保护、安全和满足可持续发展为目标的绿色开发研究；高性能的液压控制元件；提高元件和系统的可靠性。电液传动及控制技术在向自动化、高精度、高效率、高功率、小型化的方向发展。

3电液传动及控制技术的特点

液压传动系统,无论多么复杂,总是通过各种元件组成不同功能的基本回路，再由一些基本回路和特殊回路有机地组合而成。液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件（包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、快换接头及油箱等）和工作介质等五部分组成。

电液传动及控制技术具有如下优点：重量轻、体积小、运动惯性小；操纵控制方便，可在大范围实现无级调速；可自动实现过载保护；工作比较平稳；液压传动元件布置方便灵活；液压元件已经实现了标准化、系列化和通用化；易于实现直线运动。

具有如下缺点：常有较多的能量损失；对油温变化比较敏感；液压元件制造精度要求高，价格较贵，并且对油液的污染比较敏感。

电液控制系统往往是复杂的非线性系统,液压动力机构的摩擦特性、死区特性以及负载特性都会导致其非线性，很多时候该系统还是时变的，油源压力、流量脈动、温度变化等也增加了不确定因素，因此为了获得高精度、高响应以及高可靠性，必须有与该系统相适应的良好的控制方法。自适应控制应用非常广泛，自适应控制（adaptive control）是不论外界发生巨大变化或系统产生不确定性，控制系统能自行调整参数或产生控制作用，使系统仍能按某一性能指标运行在最佳状态的一种控制方法，具有自适应能力和鲁棒性。它具有如下功能：对象信息在线辨识、对性能指标进行闭环控制。 鲁棒控制即当系统模型包含不确定性因素时，仍然希望控制系统始终保持良好性能的一种控制方式。而变结构控制适用于线性及非线性系统，是一种根据系统状态偏离滑模的程度来变更控制器的结构，使系统按照滑模规定的规律运行的一种控制方法。当然还有其他诸如状态反馈控制、模糊逻辑控制等许多控制手段，此处不再一一赘述。控制理论、策略的不断发展和完善，为电液控制系统在各领域的不断推广使用奠定了基础。

4电液传动及控制技术的发展趋势

目前电液传动及控制技术正在向自动化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、轻量化的方向发展，这是它不断提高它与电传动、机械传动竞争能力的关键。它具有以下几个主要发展方向：现场总线技术、自动化控制软件技术、纯水液压传动、电液集成块。

纯水传动技术，因纯水价格低廉（仅为液压油的1/5000）、来源广泛、随地可取、不用运输仓储。特别是大型、特大型的液压系统可以节省大量的矿物油，经济效益更是可观，必将成为今后的发展趋势之一。

电液传动相比于电气和机械传动系统有它自身独特的优势和缺陷，它容易由于液压系统的泄露产生污染问题，泄漏控制是液压系统需要解决的首要问题。它主要包括两个方面：既要防止液体泄漏到外部造成环境污染；又要防止外部环境对系统的侵害。今后将向无泄漏的元件和系统方向发展，发展集成化和复合化的元件和系统，实现无管连接。环保、无泄漏必将是今后努力的重要方向之一。

近几十年来，电液控制技术取得了巨大的发展，随着科学技术的不断发展，从兴起到逐渐成熟，它早已从原先的一种传动方式转变为现今的一种控制手段,成为了计算机与大功率控制对象之间的桥梁,成为了当今各个工业部门不可或缺的重要手段。

参考文献

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