汽車懸掛架減振器性能試驗臺的電液伺服控制系統
一、電液伺服控制概述
液壓伺服系統是一種閉環控制系統，其控制技術是反饋控制技術、電子技術與液壓技術相結合而產生的。它是一種執行元件能以一定的精度自動地按照輸入信號的變化規律而動作的自動控制系統。液壓伺服控制系統除了具有液壓傳動的各種優點外，還具有體積小、響應速度快、系統剛度大和控制精度高等優點，因此廣泛應用于機床、重型機械、起重機械、汽車、飛機、船舶和軍事裝備等方面。
1．液壓伺服系統的工作原理及基本特點
(1)液壓伺服系統的工作原理圖I所示為一簡單液壓傳動系統，用一個四通滑閥控制液壓缸去推動負載運動。當向右給閥芯一個輸入位移量xi時，則滑閥移動某一開口量xv，此時，壓力油進入液壓缸右腔，液壓缸左腔回油，在壓力油的作用下缸體向右運動，輸出位移xp。
著將滑閥和液壓缸組合成一個整體，上述系統就變成一個簡單的液壓伺服系統，如圖J所示。由于閥體與缸體制成一個整體，從而構成反饋控制。它的反饋控制過程是：當控制滑閥處于中間位置（零位，即沒有信號輸入，xi=0）時，閥芯凸肩恰好遮住通往液壓缸的兩個油口，閥沒有流量輸出，缸體不動，系統的輸出量xp =0，系統處于靜止平衡狀態。
若給控制滑閥一個輸入位移xi（如圖J中向右），閥芯將偏離其中間位置，則節流窗口a、b便有一個相應的開口量xv= xi，壓力油經a口進入液壓缸右腔，左腔油液經b口回油，缸體右移xp，由于閥體與缸體是固連在一體的，因此閥體也右移xp，因閥芯受輸入端制約，則閥的開口量減小，即xv-xi-xp，直到xp-xi(xv=0)時，閥的輸出流量等于零，缸體停止運動，處在一個新的平衡位置，完成了液壓缸輸出位移對滑閥輸入位移的跟隨運動。如果控制滑閥反向運動，液壓缸也反向跟隨運動。這種系統，移動滑閥所需要的信號功率很小，而系統的輸出功率卻很大。因此，這是一個功率放大系統（功率放大所需要的能量由液壓能源供給，供給能量的控制是根據系統偏差的大小而自動地進行）。控制滑閥作為轉換、放大元件，把輸入的機械信號（位移或速度）轉換并放大成液壓信號（流量或壓力）輸出至液壓缸。
在這個系統中，輸出位移xp之所以能夠精確地復現輸入位移xi的變化，是因為缸體和閥體是一個整體，構成了負反饋控制。缸體的輸出信號（位移xp）反饋至閥體。并與滑閥輸入信號（位移xi）進行比較，有偏差（即有開口量）缸體就繼續移動，直到偏差消除為止。
由此可見，在此系統中滑閥閥芯不動，液壓缸也不動；閥芯移動多少距離，液壓缸也移動多少距離；閥芯移動速度快，液壓缸移動速度也快；閥芯向哪個方向移動，液壓缸也向那個方向移動。只要給控制滑閥以某一規律的輸入信號，則執行元件（系統輸出）就自動地、準確地跟隨控制滑閥，按照這個規律運動。
在這個系統中，反饋介質是機械連接，稱為機械反饋。一般說來，反饋介質可以是機械的、電氣的、氣動的、液壓的或它們的組合形式。
綜上所述，液壓伺服系統的工作原理就是利用反饋得到偏差信號，控制液壓能源輸入系統的能量（流量和壓力），使系統向著減小偏差的方向變化，從而使系統的實際輸出與期望值相符。這一原理也可用圖K所示的方塊圖表示。
(2)液壓伺服系統的基本特點 通過上述分析，可以看出液壓伺服系統具有下列基本特點。
①液壓伺服系統是一個自動跟蹤系統（或隨動系統），輸出量能夠自動地跟隨輸入量變化規律而變化。
②液壓伺服系統是一個有差系統。系統的輸出信號和輸入信號之間存在偏差是液壓伺服系統工作的必要條件，也可以說液壓伺服系統是靠偏差信號進行工作的。
③液壓伺服系統必須具有負反饋環節。
④液壓伺服系統是一個功率放大裝置（系統），執行元件輸出的功率遠大于輸入信號的功率，多達幾百倍，甚至幾千倍。伺服控制過程的物理本質是利用偏差信號去控制液壓能源輸入到系統的能量，所以液壓伺服裝置一般也稱為液壓伺服放大器。
2．液壓伺服系統的類型及組成
(1)液壓伺服系統的類型液壓伺服系統可以從不同的角度加以分類。
①按被控制物理量不同分為：位置伺服系統、速度伺服系統、力（或壓力）伺服系統等。
②按控制信號的類別和回路的組成不同分為：機械一液壓伺服系統、電氣一液壓伺服系統、氣動一液壓伺服系統。
③按控制元件的不同分為：滑閥式、射流管式、噴嘴擋板式、轉閥式伺服系統。
④按控制方式不同可分為：閥控系統（節流式），由伺服閥利用節流原理，控制輸入執行元件的流量或壓力的系統；泵控系統（容積式），利用伺服變量泵改變排量的辦法，控制輸入元件的流量或壓力的系統。
(2)液壓伺服系統的組成實際的液壓伺服系統無論多么復雜，也都是由以下一些功能相同的基本元件組成（可用圖L方塊圖表示）的。
①輸入元件：它給出輸入信號（指令信號）加于系統的輸入端。
②反饋測量元件：測量系統的輸出量，并轉換成反饋信號。如上例中缸體與閥體的機械連接。
③比較元件：將反饋信號與輸入信號進行比較，給出偏差信號。反饋信號與輸入信號應是相同的物理量，以便進行比較。比較元件有時不單獨存在，而是與輸入元件、反饋測量元件或放大元件一起組合為同一結構元件。如上例中伺服閥同時構成比較和放大兩種功能。
④放大轉換元件：將偏差信號放大并轉換成液壓信號（壓力或流量），如伺服放大器、液壓控制閥、電液侗服閥等。
⑤液壓執行元件：與液壓傳動系統中的相同，通常指液壓缸或液壓馬達。
⑥控制對象：它是系統中所控制的對象，如工作臺及其他負載裝置。
二、汽車懸掛減振器性能試驗臺主機功能結構
汽車懸掛減振器性能試驗臺是減振器研發、生產的必要試驗設備，主要用于減振示功特性、速度特性試驗。該試驗臺由主機、液壓伺服激振系統和微機測控系統等組成。采用電液伺服和微機測控技術，模擬減振器實際工況，采用試驗過程的實時監測和自適應閉環控制。
圖M所示為試驗臺主機結構示意。工作臺3、立柱5和橫梁6組成試件的裝夾框架，裝夾框架支撐在機架總成2上；伺服自激裝置固定在工作臺下，其活塞桿穿過工作臺，通過螺紋、過渡件和夾具與減振器下端相連；位移傳感器9和速度傳感器1與活塞桿固連在一起；力傳感器4固定在調整螺桿7上，調整螺桿由螺母固定在橫粱上。調整螺桿可以根據不同規格減振器所需的運動空間上下調整。
三、汽車懸掛減振器性能試驗臺電液伺服系統及微機測控系統的I作原理
圖N所示為該試驗臺電液伺服控制系統的液壓原理圖。系統的油源為CY-C系列電動機組合泵5，其工作壓力和卸荷由電磁溢流閥6設定和控制，壓力由表8顯示。系統的執行元件為液壓缸13，通過電液伺服閥12的控制，液壓缸的活塞桿按要求的方向和速度運動并帶動減振器運動；伺服閥12前設有精過濾器10，系統還有液位計3、溫度調節器4、吸油和回油過濾器1和2、蓄能器7。該系統和微機測控系統一起對試驗臺進行閉環反饋控制。
圖O為微機測控系統原理圖。主測控機為IBM-PC微機，通過PIC-6042E型數據采集卡對試驗系統進行測控；試驗臺動作指令由微機發出，通過D/A接口進入伺服閥的控制器進行信號的放大和調節；輸出電流信號，使液壓缸按要求運動，同時帶動減振器運動，并通過位移傳感器、速度傳感器和力傳感器監測位移、速度和阻尼力，這三組信號通過適當調理，分別進入數據采集卡的三路A/D中；計算機通過數據處理得到減振器特性曲線。由于系統采用位置反饋控制，因此位移信號通過適當處理轉化為調整指令發送到伺服控制器。
四、汽車懸掛減振器性能試驗臺技術特點
①該試驗臺主機結構簡單，采用電液伺服控制和微機測控技術，使用方便，人機界面友好，測試精度和效率高。
②液壓系統采用電動機組合泵供油，簡化了泵組結構設計；通過伺服閥前設精過濾器，回油設過濾器和設置溫控調節裝置，提高了系統的可靠性。