电液伺服控制与比例控制技术

在应用液压传动与控制的工程系统中，凡是系统的输出量，如压力、流量、位移、转速、速度、加速度、力矩等，能随输入控制信号连续成比例地得到控制的，都可称为比例控制系统。但在工程实用上，往往根据输入控制信号方式的不同，区分为手动（比例）控制和电液控制。

根据控制系统构成特点和技术特性，进一步将广义概念上的电液控制，区分为一般概念上的电液伺服控制和电液比例控制。

电液伺服控制是比较早的在军事工程领域中发展起来的电液控制技术。而电液比例控制技术是针对伺服控制存在的诸多工业用户难以接受的缺点，如功率损失大、对油液清洁度要求苛刻、制造和维护成本高等，而它的快速性工业用户又不需要的情况下，于20世纪20年代就因工程需要而迅速发展起来的，介于普通断通（开关）控制与伺服控制之间的新型电液控制技术的分支。

使用比例控制元件（如比例阀、比例泵、比例放大器）的液压控制系统，人们常称为电液比例控制系统。从技术角度来讲，比例控制是实现元件或系统的被控制量（输出）与控制量（输入或指令）之间线性关系的技术手段，因此可以保证输出量的大小按确定的比例随着输入量的变化而变化。工程上，将线性偏差值控制在允许的误差范围内的比例关系定义为线性关系。因此，从控制原理的角度看，电液比例控制系统和电液伺服控制系统（也要求是线性的）没有区别。但由于两者产生的历史背景不同，采用的技术手段不一样，应用场合也各有侧重，因此在液压控制技术领域，人们总是习惯于严格地将比例技术和伺服技术区分开来。

比例技术与伺服技术的区别主要是液压控制系统中采用的控制元件不同。电液比例控制系统（含开环控制和闭环控制）采用的控制元件为比例阀和比例泵，液压伺服控制系统（只有闭环控制）采用的控制元件为伺服阀。比例技术与伺服技术比较，两者的区别与联系见表1-3。

表1-3 开关控制、电液比例控制、电液伺服控制的比较(www.xing528.com)

（续）

由表1-3可以看出，伺服阀的性能最优，伺服比例阀的静态特性与伺服阀基本相同，但响应偏低（介于普通比例阀与伺服阀之间），普通比例阀（含无电反馈比例阀和带电反馈比例阀）的死区大，滞环大，动态响应低。由于这一原因，对含有普通比例阀的系统进行分析和仿真时，不能像对伺服阀那样，采用在零位附近简单进行线性化处理的原则，而应充分考虑大死区及滞环等非线性因素的影响。伺服阀和比例方向阀对阀口压降（额定压降）的不同要求，导致比例系统的效率较高，伺服系统的效率较低，因而两种系统的运行成本也不同。

尽管比例技术与伺服技术各有特点，但随着技术的进步，人们更注重将比例和伺服技术紧密结合起来，两者互相融合，互相渗透。例如，在三级比例方向阀中，采用了喷嘴挡板型伺服阀作为先导阀（二级阀）控制第三级阀，因此称为比例方向阀，这是因为这种形式的比例方向阀的第三级阀（功率级滑阀）没有采用伺服阀的阀芯和阀套结构，而是采用比例阀的阀芯和阀体的结构。另外，伺服比例阀采用比例电磁铁作为电-机械转换器，而功率级滑阀又采用伺服阀的加工工艺。这些都是比例和伺服技术紧密结合的结果。所以我们应根据系统设计的具体要求来选择合适的控制元件（阀和泵），制订出最优方案，从而充分发挥各自的技术优势，保证系统获得最好的性价比。