液压伺服系统的工作原理是什么？具有哪些优缺点？

液压伺服系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量的变化而变化，与此同时，输出功率被大幅度地放大。液压伺服系统的工作原理可由图1来说明 液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中得到了广泛的应用。液压伺服控制是复杂的液压控制方式。液压伺服系统是一种闭环液压控制系统。

本文首先介绍了液压伺服系统工作原理及组成，其次介绍了液压伺服系统分类及工作特点，最后介绍了液压伺服系统的优缺点，具体的跟随小编一起来了解一下。

液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中得到了广泛的应用。

电液伺服系统通过使用电液伺服阀，将小功率的电信号转换为大功率的液压动力，从而实现了一些重型机械设备的伺服控制。

液压伺服系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量的变化而变化，与此同时，输出功率被大幅度地放大。液压伺服系统的工作原理可由图1来说明。

图1所示为一个对管道流量进行连续控制的电液伺服系统。在大口径流体管道1中，阀板2的转角日变化会产生节流作用而起到调节流量qT的作用。阀板转动由液压缸带动齿轮、齿条来实现。这个系统的输入量是电位器5的给定值Xio对应给定值X，有一定的电压输给放大器7，放大器将电压信号转换为电流信号加到伺服阀的电磁线圈上，使阀芯相应地产生一定的开口量X.。阀开口x.使液压油进入液压缸上腔，推动液压缸向下移动。液压缸下腔的油液则经伺服阀流回油箱。液压缸的向下移动，使齿轮、齿条带动阀板产生偏转。同时，液压缸活塞杆也带动电位器6的触点下移Xpo当x。所对应的电压与x所对应的电压相等时，两电压之差为零。这时，放大器的输出电流亦为零，伺服阀关闭，液压缸带动的阀板停在相应的qT位置。

1一流体管道; 2一阀板; 3一齿轮、齿条; 4一液压缸; 5一给定电位器; 6一流量传感电位器; 7一放大器; 8一电液伺服阀

在控制系统中，将被控制对象的输出信号回输到系统的输入端，并与给定值进行比较而形成偏差信号以产生对被控对象的控制作用，这种控制形式称之为反馈控制。反馈信号与给定信号符号相反，即总是形成差值，这种反馈称之为负反馈。用负反馈产生的偏差信号进行调节，是反馈控制的基本特征。而对图1所示的实例中，电位器6就是反馈装置，偏差信号就是给定信号电压与反馈信号电压在放大器输入端产生的△u。

由上面举例可见，液压伺服系统是由以下一些基本元件组成：

输入元件一一将给定值加于系统的输入端的元件。该元件可以是机械的、电气的、液压的或者是其它的组合形式。反馈测量元件一-测量系统的输出量并转换成反馈信号的元件。各种类形的传感器常用作反馈测量元件。

比较元件一将输入信号与反馈信号相比较，得出误差信号的元件。

放大、能量转换元件一将误差信 号放大，并将各种形式的信号转换成大功率的液压能量的元件。电气伺服放大器、电液伺服阀均属于此类元件;

执行元件 将产生调节动作的液压能量加于控制对象上的元件，如液压缸或液压马达。控制对象 各类生产设备，如机器工作台、刀架等。

液压传动工作原理： 　　液压传动是以液压油为工作介质，通过动力元件(油泵)将原动机的机械能变为液压油的压力能，再通过控制元件，然后借助执行元件(油缸或油马达)将压力能转换为机械能，驱动负载实现直线或回转运动，且通过对控制元件遥控操纵和对流量的调节，调定执行元件的力和速度。当外界对上述系统有扰动时，执行元件的输出量一般要偏离原有调定值，产生一定的误差。

液压控制和液压传动一样，系统中也包括动力元件、控制元件和执行元件，也是通过油液传递功率。二者不同之点是液压控制具有反馈装置，反馈装置的作用是执行元件的输出量(位移、速度、力等机械量)反馈回去与输入量(可以是变化的，也可以是恒定的)进行比较，用比较后的偏差来控制系统，使执行元件的输出随输入量的变化而变化或保持恒定。它是一种构成闭环回路的液压传动系统，也叫液压随动系统或液压伺服系统。

液压传动系统中用的是通断式或逻辑式控制元件，就其控制目的，是保持被调定值的稳定或单纯变换方向，也叫定值和顺序控制元件。 　　液压控制系统中用的是伺服控制元件，具有反馈结构，并用电气装置进行控制，有较高的控制精度和响应速度，所控制的压力和流量常连续变化。输出功率可放大。

比例控制是介于上述二者之间的一种控制，所用比例控制阀是在通断式控制元件和伺服控制元件的基础上发展起来的一种新型的电――液控制元件，兼备了上述两类元件的一些特点，用于用手调的通断式控制不能满足要求，但也不需要伺服阀对液压系统那样严格的污染控制要求的场合。

液压传动系统优缺点： 　　在目前四大类传动方式(机械、电气、液压和气压)中，没有一种动力传动是十全十美的，而液压传动具有下述极其明显的优点：(1)从结构上看，液压传动单位重量的输出功率和单位尺寸输出功率在四类传动方式中是力压群芳的，有很大的力矩惯量比，在传递相同功率的情况下，液压传动装置的体积小、重量轻、惯性小、结构紧凑、布局灵活。(2)从工作性能上看，速度、扭矩、功率均可无级调节，动作响应性快，能迅速换向和变速，调速范围宽，调速范围可达100：l到2000：1;动作快速性好，控制、调节比较简单，操纵比较方便、省力，便于与电气控制相配合，以及与CPU(计算机)的连接，便于实现自动化。(3)从使用维护上看，液压元件的自润滑性好，易实现过载保护与保压，安全可靠;液压元件易于实现系列化、标准化、通用化。(4)所有采用液压技术的设备安全可靠性好。(5)经济：液压技术的可塑性和可变性很强，可以增加柔性生产的柔度，和容易对生产程序进行改变和调整，液压元件相对说来制造成本也不高，适应性比较强。(6)液压易与微机控制等新技术相结合，构成“机-电-液-光”一体化已成为世界发展的潮流，便于实现数字化。

液压传动的缺点： 　　任何事物都是一分为二的，液压传动也不例外：(1)液压传动因有相对运动表面不可避免地存在泄漏，同时油液不是绝对不可压缩的，加上油管等弹性变形，液压传动不能得到严格的传动比，因而不能用于如加工螺纹齿轮等机床的内联传动链中。(2)油液流动过程中存在沿损失、局部损失和泄漏损失，传动效率较低，不适宜远距离传动。(3)在高温和低温条件下，采用液压传动有一定的困难。(4)为防止漏油以及为满足某些性能上的要求，液压元件制造精度要求高，给使用与维修保养带来一定困难。(5)发生故障不易检查，特别是液压技术不太普及的，这一矛盾往往阻碍着液压技术的进一步推广应用。液压设备维修需要依赖经验，培训液压技术人员的时间较长。

液压伺服控制系统具有以下优点：

高功率密度：液压系统具有较高的功率密度，能够提供大功率输出，适用于承载大负载和执行高功率工作的应用。

高精度和高可控性：液压伺服控制系统具有高精度的位置、速度和力控制能力，可以实现精确的运动控制。液压系统的响应速度快，能够实现快速、准确的动作。

大承载能力：液压系统能够承受较高的压力和负载，适用于需要承载大负荷和执行大功率工作的应用场景。

广泛的工作温度范围：液压系统的工作温度范围相对较广，能够在高温、低温和恶劣环境下稳定工作。

可靠性和耐久性：液压系统通常采用金属材料和密封件，具有较高的耐久性和可靠性。液压元件的寿命相对较长，维护成本相对较低。

瞬时功率可调：液压系统可以通过调节压力、流量和阀门控制来实现瞬时功率的调节，适应不同负载和工况的要求。

抗冲击和振动能力强：液压系统能够抵抗冲击和振动，适用于工作环境较恶劣、震动较大的应用场景。

系统结构灵活多样：液压系统具有较高的灵活性，可以根据不同应用需求设计各种复杂的回路和结构，实现多种工作模式和功能。

综上所述，液压伺服控制系统具有高功率密度、高精度、大承载能力、可靠性和耐久性强等优点，适用于需要精确控制、大功率输出和重载应用的工业领域。