液压伺服与比例控制系统

本书为新形态教材，以二维码的形式链接了重点章节的微课视频，学生可以随扫随学。本书配套PPT课件、习题参考答案及相关拓展资料，欢迎选用本书的教师登录机械工业出版社教育服务网（www.cmpedu.com）下载。本书编者团队主讲的“液压伺服与比例控制系统”课程已在中国大学MOOC上线，本课程为国家精品资源共享课，欢迎广大读者购买本书来配套学习。

本书按照打造新工科精品教材的要求，以“会分析、会设计、会优化、会应用”为指导构建课程架构，结合国内外液压何服与比例控制系统领域的最新理论研究成果与前沿的应用实例，结合作者多年来的教学实践经验梳理知识体系。本书内容包括液压伺服与比例控制系统的发展、工作原理、组成及特点，液压控制元件流量方程与特性参数，液压动力组件建模与分析，机液控制系统建模与分析，电液控制元件基本原理，电液控制元件建模与分析，电液伺服控制系统分析校正，电液伺服与比例控制系统的设计方法，电液伺服与比例控制系统设计实例。
本书可作为机械电子工程专业本科生“液压伺服与比例控制系统”“液压控制系统”及研究生“电液伺服控制理论”“现代伺服控制技术”等课程的教材，也可供有关工程技术人员参考。
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前言
第1章绪论/1
1.1液压伺服与比例控制技术概述/1
1.1.1液压伺服控制技术的出现与发展/2
1.1.2液压比例控制技术的出现与发展/2
1.1.3液压伺服控制技术与比例控制技术的区别与联系/3
1.2液压伺服与比例控制系统的工作原理/6
1.3液压伺服与比例控制系统的组成及特点/9
1.3.1液压伺服与比例控制系统的组成/9
1.3.2液压伺服与比例控制系统的特点/9
1.4本书主要任务与知识体系/10
1.4.1主要任务/10
1.4.2知识体系/10
本章小结/11
习题/11
拓展阅读/11
第2章液压控制元件流量方程与特性参数/13
2.1液压控制元件的结构及分类/14
2.1.1控制阀的常见结构/14
2.1.2滑阀结构开口型式/14
2.2滑阀的一般分析/16
2.2.1一般流量方程/16
2.2.2阀的线性化分析与阀系数/18
2.3零遮盖滑阀的分析/20
2.3.1零遮盖四边滑阀的稳态特性方程/20
2.3.2理想零遮盖四边滑阀的阀系数/22
2.3.3实际零遮盖四边滑阀零位系数的计算/22
2.3.4实际零遮盖滑阀的阀系数试验测定/23
2.3.5零遮盖四边滑阀全特性流量-压力方程/25
2.4负遮盖滑阀的分析/28
2.4.1正常工作区流量-压力曲线方程/28
2.4.2顺向流动在不连续工作区的流量-压力曲线方程/31
2.4.3逆向流动在不连续工作区的流量-压力曲线方程/31
2.5正遮盖滑阀的分析/33
2.5.1正遮盖滑阀流量方程的推导/33
2.5.2正遮盖滑阀的线性化分析与阀系数/33
2.5.3正遮盖滑阀零位工作点的鲁棒性分析/34
2.6滑阀受力分析/36
2.6.1液动力/36
2.6.2驱动力/39
2.7滑阀的输出功率及效率/40
2.7.1输出功率/40
2.7.2效率/41
2.8滑阀的设计/41
2.8.1结构型式的选择/42
2.8.2主要参数的确定/42
2.8.3其他设计要点/43
2.9喷嘴挡板阀/44
2.9.1单喷嘴挡板阀的静态特性/44
2.9.2双喷嘴挡板阀的静态特征/47
2.9.3喷嘴挡板阀的设计/50
2.10射流管阀/51
2.10.1射流管阀的工作原理/51
2.10.2射流管阀的静态特性/53
2.10.3射流管阀的几何参数/53
2.10.4射流管阀的特点/55
本章小结/55
习题/55
拓展阅读/56
第3章液压动力组件建模与分析/58
3.1阀控液压缸动力组件/58
3.1.1基本方程/59
3.1.2框图与传递函数/61
3.1.3传递函数的简化/63
3.1.4频率响应分析/67
3.1.5阀控非对称液压缸/73
3.2阀控液压马达动力组件/74
3.2.1基本方程/74
3.2.2传递函数/75
3.3泵控液压缸动力组件/76
3.3.1基本方程/78
3.3.2框图与传递函数/78
3.3.3传递函数的简化/78
3.4泵控液压马达动力组件/79
3.4.1基本方程/80
3.4.2框图与传递函数/81
3.4.3传递函数的简化/81
3.4.4泵控液压马达与阀控液压马达的比较/82
3.4.5几个关键参数对系统性能的影响/83
3.5液压动力组件与负载的匹配/84
3.5.1负载特性/84
3.5.2等效负载的计算/87
3.5.3输出特性/88
3.5.4负载匹配/89
3.5.5利用最佳匹配原则确定参数/90
3.6负载敏感系统/90
3.6.1工作原理/90
3.6.2数学建模/91
3.6.3框图与传递函数/94
本章小结/95
习题/95
拓展阅读/95
第4章机液控制系统建模与分析/97
4.1机液位置控制系统/98
4.1.1系统的组成及框图/98
4.1.2稳定性分析/99
4.2机液速度控制系统/102
4.2.1系统的组成及工作原理/102
4.2.2基本方程及框图/103
4.2.3传递函数推导/105
4.3结构柔度对稳定性的影响/106
4.3.1考虑结构柔度的系统基本方程与传递函数/106
4.3.2考虑结构柔度的系统稳定性分析/109
4.3.3提高综合谐振频率和综合阻尼比的方法/110
4.3.4反馈柔度对稳定性的影响/111
4.4液压转矩放大器/112
4.4.1液压转矩放大器的结构原理/112
4.4.2液压转矩放大器的静动态特性分析/113
4.4.3液压转矩放大器计算实例/115
4.5步进液压缸/116
本章小结/117
习题/117
拓展阅读/119
第5章电液控制元件基本原理/120
5.1电液控制元件的组成及分类/120
5.1.1电液控制元件的组成/120
5.1.2电液伺服阀的组成/121
5.1.3电液伺服阀的分类/122
5.2电气-机械转换器/123
5.2.1电气-机械转换器的分类及要求/123
5.2.2力矩马达的分类及要求/126
5.2.3比例电磁铁及其控制/128
5.3电液伺服阀的典型结构和工作原理/129
5.3.1单级电液伺服阀/129
5.3.2二级电液伺服阀/130
5.3.3三级电液伺服阀/136
5.4电液比例阀的典型结构和工作原理/137
5.4.1电液比例方向阀/137
5.4.2电液比例压力阀/139
5.4.3先导式电液比例溢流阀/141
5.4.4电液比例流量阀/143
5.5伺服变量泵的典型结构和工作原理/146
本章小结/148
习题/148
拓展阅读/149
第6章电液控制元件建模与分析/150
6.1力反馈二级电液伺服阀/151
6.1.1前置放大级/151
6.1.2功率放大级/156
6.1.3传递函数/157
6.1.4动态特性/159
6.2电液伺服阀的特性及主要的性能指标/159
6.2.1静态特性/159
6.2.2动态特性/162
6.2.3输入特性/163
6.3先导式电液比例方向阀数学模型/164
6.3.1结构组成及工作原理/164
6.3.2比例控制放大器环节/165
6.3.3先导级环节/167
6.3.4主级环节/170
6.3.5位移检测反馈环节/172
6.3.6环节数学模型汇总/172
6.3.7系统框图与模型/173
6.4伺服变量泵数学模型/175
6.4.1结构组成及工作原理/175
6.4.2系统框图与模型/175
本章小结/177
习题/177
拓展阅读/177
第7章电液伺服控制系统分析校正/179
7.1电液伺服控制系统概念及分类/179
7.2电液位置伺服控制系统/180
7.2.1系统组成及工作原理/181
7.2.2基本方程与传递函数/182
7.2.3系统特性分析/183
7.2.4系统校正/189
7.3电液速度伺服控制系统/195
7.3.1系统组成及工作原理/196
7.3.2基本方程与传递函数/196
7.3.3系统特性分析/197
7.3.4系统校正/198
7.3.5泵控液压马达速度伺服控制系统/199
7.4电液力伺服控制系统/201
7.4.1电液力伺服控制系统简介/201
7.4.2系统组成及工作原理/202
7.4.3基本方程与传递函数/202
7.4.4系统特性分析/205
7.4.5系统校正/205
本章小结/207
习题/208
拓展阅读/210
第8章电液伺服与比例控制系统的设计方法/212
8.1系统设计的注意事项与基本步骤/212
8.1.1注意事项/212
8.1.2基本步骤/215
8.2液压油源的选取/221
8.2.1注意事项/221
8.2.2液压油源的控制形式/223
8.3伺服阀与比例阀放大器的选取/225
8.3.1伺服阀放大器/225
8.3.2比例阀放大器/227
8.4数字控制器的典型形式/229
8.4.1数字控制器的组成/229
8.4.2常用的数字控制器/230
本章小结/235
习题/236
拓展阅读/236
第9章电液伺服与比例控制系统设计实例/238
9.1四辊可逆冷轧机电液位置伺服控制系统设计实例/238
9.1.1确定设计要求/239
9.1.2控制方案拟订/240
9.1.3动力组件匹配/240
9.1.4确定各环节的传递函数/241
9.1.5动态特性分析及校正/243
9.2液压数控转台电液速度伺服控制系统设计实例/246
9.2.1确定设计要求/246
9.2.2控制方案拟订/246
9.2.3动力组件匹配/247
9.2.4确定各环节的传递函数/248
9.2.5动态特性分析及校正/250
9.3液压驱动机器人膝关节电液力伺服控制系统设计实例/251
9.3.1确定设计要求/251
9.3.2控制方案拟订/252
9.3.3动力组件匹配/252
9.3.4确定各环节的传递函数/253
9.3.5动态特性分析及校正/254
本章小结/257
习题/257
拓展阅读/259
参考文献/261