液压伺服控制系统的优缺点

液压伺服控制系统的优缺点

参考资料：http://blog.sina.com.cn/s/blog_71facf0001010n63.html

液压伺服控制系统，是在液压传动和自动控制理论基础上

建立起来的一种自动控制系统。近年来, 随着自动控制的发展,

无论是电气或液压伺服系统, 在所有的工业部门中都开始得到应

用, 并普遍地为人们所熟知起来。由于其具有结构紧凑、尺寸小、

重量轻、出力大, 刚性好, 响应快, 精度高等特点，因而在工业上

获得了广泛的应用。

一、液压伺服控制系统的优点

现对液压伺服控制系统在设计和应用中体现的优缺点进行

一下归纳和总结。 同机电伺服系统、气动伺服系统相比较，液

压伺服系统具有以下的突出特点，以致成为采用液压系统而不采

用其他控制系统的主要原因：

1、重量比大

在同样功率的控制系统中，液压系统体积小，重量轻。这

是因为对机电元件，例如电动机来说，由于受到激磁性材料饱和

作用的限制，单位重量的设备所能输出的功率比较小。液压系统

可以通过提高系统的压力来提高输出功率，这时只受到机械强度

和密封技术的限制。在典型的情况下，发电机和电动机的功率比

仅为16.8W/N，而液压泵和液压马达的功率——重量比为

168W/N，是机电元件的10倍。在航空、航天技术领域应用的液

压马达是675W/N。直线运动的动力装置更加悬殊。

这个特点，在许多场合下，在采用液压伺服而不采用其他

伺服系统的重要原因，也是直线运动系统控制系统中多用液压系

统的重要原因。例如在航空、特别是导电、飞行器的控制中液压

伺服系统得到了很广泛的应用。几乎所有的中远程导弹的控制系

统都是采用液压控制系统。

2、力矩惯量比大

一般回转式液压马达的力矩惯量比是同容量电动机的10

倍至20倍，一般液压马达为61x10Nm/Kgm2。力矩惯量比大，意

味着液压系统能够产生大的加速度，也意味着时间常数小，响应

速度快，具有优良的动态性能。因为液压马达或者电动机消耗的

功率一部分来克服负载，另一部分消耗在加速液压马达或者电动

机本身的转子。所以一个执行元件是否能够产生所希望的加速

度，能否给负载以足够的实际功率，主要受到它的力矩惯量比的

限制。

这个特点也是许多场合下采用液压系统，而不是采用其他

控制系统的重要原因。例如火箭炮武器的防真系统中，要求平台

有极大的加速度，具有很高的响应频率，这个任务只有液压系统

可以胜任。

3、液压马达的调速范围宽

所谓调速范围宽是指马达的最大转速与最小平稳转速只

比。液压伺服马达的调速范围一般在400左右，好的上千，通过

良好的回路设计，闭环系统的调速范围更宽。

这个指标也常常是采用液压伺服系统的主要原因。例如在

跟踪导弹、卫星等飞行器的雷达、光学跟踪装置，在导弹起飞的

的初始阶段，视场半径很小，要求很大的跟踪角速度，进入轨道

后视场半径变小，要求跟踪的角速度很小，因此要求系统的整个

跟踪范围很大。所以对于液压伺服系统有着良好的调速变化性

能，也是其他控制系统无法比拟的优势。

液压伺服系统很容易通过液压缸实现大功率的直线伺服驱

动，而且结构简单。若采用以电动机为执行元件的机电系统，则

需要通过齿轮齿条等装置，将旋转运动变换为直线运动，从而结

构边的复杂，而且会因为传动链的间隙而带来很多问题; 若采用

直线式电机，体积重量将大大增加。

从力——质量比来说，支流直线式电动机的力——质量比

为130N/Kg，而直线式液压马达(油缸) 的力——质量比是

13000N/Kg,是电机元件的100倍。所以在负载要求做直线运动的

伺服系统中，液压系统比机电系统有着明显的优势。

4、液压伺服的刚度比较大

在大的后坐力或冲击震动下，如不采用液压系统，有可能

导致整体机械结构的变形或损坏。特别是在导弹发射或火箭炮发

射时候，由于瞬间冲击波比较大，为了保证整个系统的稳定以及

安全性，必须采用液压伺服系统技术。由于液压缸可以装载溢流

阀，所以在大的震动和冲击下可以有溢流作用，保证了整个系统

的安全和稳定性。

二、液压伺服控制系统的缺点

1、使用不方便，维护困难。在研制过程中，经常需要增添

或者更换，甚至去掉一些元件，修改一些管路; 在使用过程中，

一旦出现故障，需要检测和排除故障，不可避免的要拆卸管路，

更换元件，这时需要到钳子、扳手，大动干戈，甚至弄的满地是

油污，令人讨厌。机电系统，可以方便的使用万用表和示波器等

电子仪器来检查故障，需要修改线路、更换元件时，只需要一把

电烙铁、一把镊子就可以解决问题，十分方便、十分干净。

2、泄漏，液压系统常常难以保证没有泄漏，总是或多或少

的有写油液漏出，严重的甚至满地都是。这是在电子设备、医疗

机械、食品加工机械、工艺品加工机械中失去市场的主要原因。

3、过载能力低。若液压系统的额定工作压力为140×105Pa ，

则允许的最大工作压力不超过210×105Pa; 而电动机的过载能

里要很强，例如无槽电动机瞬时过载功率是额定功率的7~8倍。

这个缺点也是在某些场合下限制了液压伺服系统的使用，例如在

高炮武器中，为了对付飞机等高速移动的目标，跟踪装置需要掉

转180度，起加速度达到15rad/s2，需要消耗很大的功率，但

是在正常跟踪状态下，负载消耗的功率是很小的，由于液压系统

的瞬时过载能力差，不得不选用大容量的电子系统。

4、噪声比较大，这是液压系统中又一个缺点，在许多场合

也是防碍选用液压系统的重要原因。不适宜做远距离的传输，因

为一方面由于铺设管路带来了许多不便，另一方面，控制点远距

离油源还会降低系统的动态性能。

附表：1

合作经营协议书

甲方：

乙方：

经甲乙双方友好协商，就中石油煤层气保德区块地面工程合作

经营事宜，自愿达成如下协议，以资信守：

一、合伙宗旨：共同合作、合法经营、利益共享、风险共担。

二、合作经营项目：中石油煤层气保德区块地面建设工程。

三、合作经营地点：山西省保德县。

四、出资金额方式：期限垫付。

1、甲方以现金方式出资200万元；乙方以现金方式出资200万元

（主要用于补足前任合伙人撤资款项）。

2、合同签订之日乙方向甲方交付100万元投资款，剩余100万元

乙方须在2012年3月31日前全额到位。

3、2012年3月31日前应付前任合伙人撤资的17万利息，双方

各承担8.5万元。

4、乙方垫付2012年2月开工前期全部费用。（回款前）

五、股份划分：甲方 % 、 乙方 %。作为确定盈余分

配和债务承担的基础。

六、合作期间甲乙双方的出资为双方共有资产，不得随意请求分割。

七、甲乙双方的任何一方原则上不得中途退撤，任何一方在不给合作

事务造成不利影响的前提下可以退出，但须经双方协商认可。

八、甲乙双方的分工、权力与义务：

1、甲方为合作项目的负责人，全面负责合作业务的日常经营与管

理，重点负责商务活动及工程的回款工作。费用不得超过工程总额的

10%。

2、乙方负责合作项目的生产，施工、安全工作。

3、以甲方公司的名义，在保德县与当地银行开设账户，双方各留

印鉴、共同管理。乙方负责施工过程中的财务工作，对于涉及财务、

账目以及借款、还款、日常投资等资金使用事项在超过 元额度（ 元以下的应各自记账留存凭证定期对账），应许

甲乙双方协商一致方可进行。同时，甲乙双方都有对财务账目的监督

权利。

九、盈余分配与债务承担：

合作双方共同经营，共同合作、共担风险、共负盈亏。

十、合作任一方违反本协议导致合作损失的，应当对另一方承担。

本协议未尽事宜，双方协商解决。

本协议一式 2 份，甲乙方各执一份，经甲乙方签字画押后生效。

甲方： 乙方：

年 月 日 年 月 日