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如果您可以通过一个简单的信号准确控制液压执行器的终端位置和速度会怎样？一些系统使用简单的开/关阀，但绝大部分系统需要更高的精度。
在自动控制领域，最令人着迷的系统之一是液压系统，其中流体和电气控制结合的力量以惊人的速度和力量移动，具有令人印象深刻的细节和精确度。
液压系统中有什么？
典型的液压系统由连接到泵的电机、容纳液压流体的储液器和输出装置（如执行器）组成。大多数系统都包含用于一个泵和电机的多个输出设备，尤其是在难以立即获得电动运动或无法提供足够力的位置。整个系统设计为在所有输出设备之后将流体返回到储液罐，这被称为闭环系统。如果设计得当，这些系统可提供大量动力和力量。液压系统可用于将车辆提升到空中，以便机械师维修车辆或在装配线上将部件组装在一起。液压系统的另一个组成部分是控制阀。阀门在所有系统中可能不是绝对关键的，但就像用于电力的按钮和开关一样，您不太可能找到缺少控制设备的系统。
图 1.液压执行器由手动或电动电磁阀控制。图片由Canva提供
液压缸或执行器
对于典型的液压系统，泵将为输出装置提供恒定压力，然后流体将被引导至气缸上的伸出或缩回端口。当扩展端口接收来自泵的压力时，流体将填充在活塞后面，将杆从气缸顶部推出。如果压力保持恒定，则杆的速度将保持不变，这意味着如果气缸上没有流量控制装置，杆将快速移动并可能损坏设备。一旦气缸到达冲程末端，控制阀将需要切换到中心位置。
控制阀
控制阀是一块带有多个端口的钢块，这些端口包含内部阀芯，这些阀芯可以转换为引导流体。控制阀的每一级将有两个方向通过阀门以提供一个作用和一个返回，通常用于双作用气缸。通常，控制阀的中心位置允许气缸中的流体保持加压，但仍允许进入阀的流体返回油箱。
流量控制
流量控制是与流体管线平行放置的可调节孔口。当向伸展或收缩施加压力时，这些装置可防止快速启动运动。通过减少进入气缸的流体流量，我们可以控制输出杆的速度，从而移动工具。这些流量控制阀主要负责对任何液压缸进行更精细、更精细的控制。计算机算法可以预测运动，然后根据系统行为提供适当的信号来加速或减慢气缸运动 - 通常与PID 型控制器结合使用。
图 2.电磁控制滑阀组。图片由峰会提供
控制最终位置（开环）
控制液压缸位置的最简单方法是将液压缸驱动到硬停止。有时这个挡块是一块钢，安装在固定执行器的夹具上，有时挡块位于执行器本身内。这种位置控制被称为开环系统，它为您提供清晰准确的停止位置，但不会向控制器反馈执行器已到达其停止位置。一个例子是挖掘机，使用固定压力将铲斗降低到一个位置，然后从该区域推出泥土，移动的泥土量与铲斗的位置有关。在压力机应用中，最终位置可能是力传感器、压力传感器或位置传感器，这种定位方式称为闭环系统。反馈信号被发送到控制系统，表示执行器已到达其目标位置。致动器的最终位置与反馈到控制系统的传感器有关。在任何一种情况下，一旦执行器到达最终位置，控制阀可以移动到中心位置以保持执行器的当前位置。
图 3.直接安装在执行器上的伺服液压阀的内部示意图。图片由韩辰提供
电液伺服阀（闭环）
如果您可以通过简单的控制信号准确控制执行器的终端位置和速度会怎样？这就是电液伺服阀的用武之地。这种阀使用小型伺服来操纵控制阀，通常与输入的电压或电流信号成比例。由于伺服系统的精确可控性，可以定位阀门的位置，从而对流体的压力和流量进行出色的动态控制。如果我们将线性位置传感器与该系统相结合，我们现在拥有一个精确的闭环系统，可以控制执行器的最终位置和速度。
应用
液压执行器用于需要移动重物或需要向特定位置施加较大力的任何地方。这些执行器的位置取决于应用。车辆升降机可能不需要精确定位，但压制应用可能需要将组件压制到特定位置或力。通常，轴上的轴承在它们之间会有一个尺寸，因此当安装轴时，轴承会骑在轴颈的特定区域上，这需要在压制过程中进行精确定位。通过使用带有力传感器的电液伺服阀，我们收集有关压制动作的数据，并确保压力机成功完成其工作。
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