液压传动与自动控制系统动态性能分析

　　0 前言

　　液压系统相对传统的机械齿轮传动，具有控制灵活、大功率负载等特点，在传统使用机械传动的很多领域都逐步采用液压系统进行传动。然而，由于在一些精密机械加工、汽车传动等领域，其液压控制过程要求精度高、响应速度快，解决这一问题的基本方法是采用液压伺服系统。由于液压伺服系统的控制过程要求液压动力设备或元件按一定策略对输入的控制信息进行响应，响应的速度和精度由控制算法和液压元件的响应速度决定。整个液压响应过程由于都是液压元件在控制信息的影响下，做出相应的跟随动作，因此，很多时候也把液压伺服系统称为跟随系统。

　　液压跟随系统在20 世纪90 年代以前，由于受液压元件精度的影响，液压跟随系统的响应速度和应用场合都受到一定制约。但20 世纪90 年代之后，随着计算机技术的迅猛发展，使得计算机技术和液压控制技术结合在一起，产生了一种新的基于计算机技术和电子技术的液压伺服技术。通过大量研究和应用，人们在这一领域中形成了很多新的理论和方法，比如基于模糊控制理论、PID 算法的液压伺服控制系统。最新的电子控制技术和计算机模糊控制技术的发展，使得液压元件的动态工作状态能够被更快、更准确地测量。计算机模糊控制技术使人们能够通过对液压系统的工作状态进行分析和建模后，设计出高效、准确的控制预测算法。液压元件技术的发展，使得液压元件具有更快的执行速度，同时能够支持更大的负载功率和传动要求。因此，在现代舰船、火炮控制、轿车自动变速等应用领域，都有了广泛的应用。液压伺服系统技术的迅猛发展大大提高了液压伺服系统的控制精度、响应速度。

　　然而，在液压系统的伺服控制与传统的自动控制领域中的技术并非一样。液压系统中普遍存在信号延迟、强耦合和非线性等特点，这是因为液压系统在工作中往往会有很大负载，并且在系统工作过程中，负载一直处于动态变态过程。当液压系统空载和满负荷时，液压系统的参数特点完全不一样。当系统满负载时，受外部驱动设备的影响，液压系统中的受力情况将会被负载所干扰和影响，此时，液压伺服控制系统不仅仅需要按照正常的液压控制策略进行控制，还需要对负载情况进行预测，并估算对液压系统正常工作的影响，由此可见液压伺服控制系统不能采用简单的一个线性控制策略进行控制。因此在进行液压伺服控制系统设计和研究时，需要对液压系统的动态性能进行深入和准确的分析。本文重点对液压系统的动态性能进行建模与分析，为设计高精度、快速的液压伺服系统奠定基础。