（山东科技大学 山东 青岛 266590）
摘要：液压控制系统是在液压传动系统和自动控制技术与理论控制的基础上发展起来的，它包括机械-液压控制系统，电气-液压控制系统和气动-液压控制系统等多种类型。电液控制系统是电气-液压控制系统的简称，是指以电液伺服阀，电液比例阀或数字控制阀作为电液控制元件的阀控液压系统和以电液伺服或比例变量泵为动力元件的泵控液压系统，它是液压控制中的主流系统。
关键词：液压控制 自动控制 研究现状 发展趋势
一、背景
电液控制技术是液压技术的一个重要分支，主要表现为电液伺服控制技术和电液比例控制技术。液压控制技术的快速发展始于18世纪欧洲工业革命时期，在此期间，包括液压阀在内的多种液压机械装置得到很好的开发和利用。19 世纪初液压技术取得了一些重大的进展，其中包括采用油作为工作流体及首次用电来驱动方向控制阀等[2] 。第二次世界大战期间及战后，电液技术的发展加快，主要是为了满足军事装备的需求。到了20世纪50～60 年代，电液元件和技术达到了发展的高峰期，电液伺服阀控制技术在军事应用中大显身手，特别是在航空航天上的应用。50至60年代早期，电液控制技术在非军事工业中得到了越来越多的应用，最主要的是机床工业，其次是工程机械。在以后几十年中，电液控制技术的工业应用又进一步扩展到工业机器人控制、塑料加工、地质和矿藏探测、燃气或蒸汽涡轮控制及可移动设备的自动化等领域。70年代，随着集成电路的问世及其后微处理器的诞生，基于集成电路的控制电子器件和装置广泛应用于电液控制技术领域。
二、相关技术
电液伺服系统是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统。最常见的有电液位置伺服系统、电液力（或力矩）控制系统。液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中得到了广泛的应用,其相关技术如下：
1.电液比例控制技术
电液比例控制技术是适应开发一种可靠、价廉、控制精度和响应特性均能满足工程技术实际需要的电液控制技术的要求，从60 年代末迅速发展起来的[7] 。1975 ～ 1980 年, 采用各种内反馈原理的比例元件大量问世,耐高压比例电磁铁和比例放大器技术上也日趋成熟,工作频宽5 ～ 15Hz ,稳态滞环减小到3 %,可用于开环、闭环控制。电液比例控制技术可明显简化液压系统构成，增加系统功能、改善性能和实现复杂的控制规律；可利用电信号便于远距离控制及实现计算机或总线检测与控制；可利用反馈控制提高控制精度或实现特定的控制目标；能按比例控制液流的流量、压力 从而对执行器件实现方向、速度和力的连续控制, 并易实现无级调速。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆 控制元件有电液比例阀和电液伺服比例阀两类。比例阀，产生于20世纪60年代后期，将比例电磁铁用于控制阀，性能较差，频响为1～5Hz，滞环为4% ～7% ，常用于开环控制；20世纪80年代初期,完善了控制阀设计原理，采用各种内外反馈、电校正，耐高压比例电磁铁、电控器件特性大为提高，稳态特性接近伺服阀，频响为5～30Hz，但有零位死区，既可用于开环，也用于闭环控制。伺服比例阀，产生于20世纪90年代中期，制造精度、过滤精度矛盾淡化, 首级阀口零遮盖，无零位死区，用比例电磁铁作电- 机械转换器，二级阀主级阀口小压差，频响30～100Hz，用于闭环控制。
2.电液伺服控制技术
电液伺服系统是电液控制技术最早出现的一种应用形式，从其机构上来说，就是指以电液伺服阀（或伺服变量泵）作为电液转换和放大元件实现某种控制规律的系统 。20世纪初控制理论及其应用的飞速发展，使古典控制理论走向成熟，为电液伺服控制技术的出现与发展提供了理论基础与技术支持 。在50 年代，永磁力矩马达和以喷嘴挡板阀作为第一级电液伺服阀的出现，形成了当时响应速度更快、控制精度更高的电液伺服系统。 相关阀类及控制系统：电液比例伺服阀（简称比例阀）是由比例电磁铁取代普通液压阀的调节和控制装置而构成的。它可以按给定的输入电压或电流信号连续地按比例地远距离地控制流体的方向、压力和流量。采用电液比例控制阀提高了系统的自动化程度和精度，又简化了系统。比例阀的工作虽用伺服阀可完成，但后者精度高、价格贵，对油液清洁度要求更高。比例阀主要结构与普通阀差别不大，只是比例阀均由比例电磁铁驱动（一种电—机械转换器）。电液比例控制系统:当换向阀工作在右位，进油回路为液压泵-比例调速阀-电磁换向阀-摆丝架驱动马达-牵伸辊驱动马达-调速阀-电磁换向阀-导丝架驱动-电磁换向阀-油箱，实现对三个液压马达同时调速，牵伸辊驱动马达无需换向调速，电磁换向阀与比例调速阀保证了导丝架和摆丝架的无冲击的平稳换向。导丝架与摆丝架运动方向相互垂直，形成复合运动，牵伸辊在液压马达的作用下，跟随复合运动的快慢调整到相应的转速，有序地将丝束盛入盛丝箱中。电液比例控制系统的性能特点如下：
（1）能够实现摆丝架的频繁而无冲击的平稳换向，提高了系统安全性，延长了设备使用命。（2） 系统采用自动调试功能，与维护方便。 （3）系统响应迅速，换向时间呈几倍到几十倍缩减，明显提高了生成效率。
三、应用前景
电液比例控制技术史一门起步晚，但发展极为迅速、应用已相当广泛的机电液一体化技术。今天，电液比例控制技术在工业中应用已相当普遍。电液比例控制技术的一个发展趋势是与电液伺服技术密切结合。总体的发展趋势为提高控制的性能，适应机电液一体化主机的发展方向，提高电液控制阀的技术性能，使之适应更高的工作条件要求，并发展成为低成本高工作效率的一门控制技术；促使比例技术、伺服技术和二通、三通插装技术相结合，形成了比例伺服插装技术；传感器、测量放大器的复合一体化的元件极大的提高了比例控制技术的工作效率。总之，电液控制系统会朝着更高的要求发展，要求具有可靠、易控、节能、廉价、精度高、工作平稳等明显而独特的优点发展，其将会在各个工程领域得到越来越广泛、深入的应用和发展。以电液控制技术在钻机设备的应用为例，其应用前景具体如下：1.大力开发普及钻井作业的周边辅助机械设备。让电液控制技术在钻井设备中的应用范围进一步扩大。只有电液控制技术的全面应用于钻机设备的升级中，才能最大程度的发挥出电液控制技术的优势。2.充分发挥电液控制系统在机械设备上的应用优势，利用电液控制技术开发专属的石油钻井设备装置。专门应用于使用钻井施工中的电控液压技术，会针对石油钻井的施工特点来进行单独设计，会更好的服务于石油开采施工。3.为电液控制系统选配合适的，性能优质的控制器，可以降低电液控制系统的成本，提高电液控制系统的性能。优质的控制器是一种生产安全的保障。4.为了保证电液控制系统的安全，建议开发一套电液控制系统的监督体系。5.为电液控制系统引入国外先进的负荷载传感控制体系，这样可以起到节约能量的作用。6.提高现场外界先进设备的引进力度，完善电液控制体系的完整度。
参考文献：
[1].韩俊伟.电液伺服系统的发展与应用[J] .专题报告, 2012.1 第四十卷 第二期.
[2].陈刚.电液控制技术的发展与应用[J].《机床与液压》,2006.1,14.
[3].吴根茂.电液控制技术简述[J].2007年第6期.
论文作者:李志刚
论文发表刊物:《科技中国》2016年11期
论文发表时间:2017/1/6
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