双独立闭环复合液压伺服控制体系的分析

　　近30 年来，液压伺服控制系统以其高功率密度、快速响应、系统刚度大和控制精度高的优良性能，在许多控制领域获得了广泛的应用. 融合电力电子技术，实现液压伺服控制系统的高效、高性能是目前液压控制系统的研究热点之一. 在分析现有液压伺服控制系统特点的基础上，针对液压伺服控制系统效率较低的缺点，结合控制电机技术的进展，提出了新型的复合电液伺服控制应用体系，在确保液压伺服控制系统快速响应的基础上，力求实现最大程度的节能，使得液压控制系统更为高效节能.

　　1 液压伺服控制技术现状

　　液压伺服控制系统按照动力机构类型可以分为阀控式和容积控制式两种. 阀控式液压伺服控制系统采用伺服阀或高响应闭环比例阀实现，具有精度高、响应快的优点，主要缺点是效率低; 容积控制式液压伺服控制有变排量和变转速两种实现途径，具有效率高的优点，但其快速性和精度都较阀控式低. 针对现代工业发展所要求的高性能和高效的需求及低碳低排放的社会背景，开发高效高性能的液压伺服系统具有很强的现实意义.

　　1. 1 阀控式液压伺服控制体系

　　阀控式液压伺服控制系统是目前应用最为广泛的液压伺服控制形式，其控制体系一般是由定量泵、溢流阀、蓄能器和伺服阀构成. 传统形式的阀控伺服系统采用恒压源供油，利用伺服阀对执行机构的双腔控制，进而获得优良的控制目标. 根据其设计理论，恒压源提供充足的油液供应和大于负载需求的压力，因此无法实现负载敏感，存在很大的节流和溢流损失，导致系统效率较低^[1].

　　1. 2 传统容积控制式液压伺服控制体系

　　传统容积控制式液压伺服控制系统目前主要通过改变泵的排量实现对负载的控制，由于可以很好地和负载匹配，具有较高的效率. 变排量控制方式只能控制执行机构的单腔，同时受限于泵的变量响应特性导致其系统刚度较低、快速性较差，且双向变量过程存在死区而导致性能较阀控系统差，主要用于大功率和性能要求不是很高的场合.

　　1. 3 变转速容积控制及复合电液伺服控制体系

　　随着现代控制电机技术的发展，通过控制电机改变泵转速来实现伺服控制已经在一些小功率的普通伺服系统中应用. 该控制体系通过电机和泵的正反转实现负载的双向控制. 和变排量伺服控制一样，两者都可以实现和负载很好地匹配，也都是单腔控制. 变转速控制方式的快速性和系统刚度主要取决于电机的特性，同时由于泵在换向过程中存在死区，在位置控制系统中存在一定的难度. 和变排量伺服控制比较，电机的功耗可以进一步降低^[2]，泵的寿命和可靠性也可相应提高，具有更好的综合性能. 随着电机技术和泵技术的进步，该种控制方式应用范围也在逐渐扩大，且随着节能环保要求的不断提高而极具发展潜力^{[3 -5]}.