电液比例技术在快速锻造液压机中的应

用

    摘要 电液比例控制技术经过几十年的发展，已广泛应用于各行业的工业设备中，具有对
传动介质污染不敏感、可控性强、重复精度高等优点，因此目前快速锻造液压机中所有执行
机构的运动均为液压传动，能够充分满足其响应速度快、定位精度高、运动频率快的要求。

 

　　关键词

 电液比例控制技术；节流调速系统；PID 控制 

　　

1 比例技术概述 

　　随着近代科学技术的发展，人们已经对各个行业不同的生产工艺过程有了较为深入的
研究，并且能够建立出这些工艺过程的数学模型，因而对其工艺过程的控制提出了比较高
的要求。现代微电子技术在

20 世纪末得到了非常迅猛地发展，特别是计算机技术的广泛应

用，为实现各种复杂工艺过程的最佳控制提供了非常强大的技术基础。因而，工程控制理论
已经逐步从军事和航空领域，大量地应用于工业领域。电液比例技术作为连接现代微电子技
术和工程控制设备之间的桥梁和纽带，已经成为现代工程控制技术的基本构成之一

[1]。 

　　从广义上来说，在应用液压和气压的传动与控制的工程系统中，凡是系统的输出物理
量，如压力、流量、位移、速度等，都能随输入参数的变化连续成比例地进行控制，因此，这
种控制方式称之为比例控制系统

[1]。在工程实际应用中，根据输入信号类型的不同，将控

制对象分为模拟式电液比例元件和数字式电液比例元件；而根据控制系统构成的结构特点
来区分，又可分为电液伺服控制系统和电液比例控制系统；而类似于传统的液压控制系统
按功率单元的不同，又可将比例控制系统分为节流控制系统和容积控制系统，后者又可分
为液压泵调节和液压马达调节。

 

　　快锻压机中的核心机构是活动横梁，其较之工作台和砧子横移装置有运动惯量大，负
载变化范围宽，动作频率高等特点，且因为它是在垂直方向做往复运动，因此控制难度较
大。在液压系统设计时，根据其运动特性采用的是节流调速的电液伺服控制系统，其原理见
图

2。 

　　

1.电液伺服阀，2.主系统进油阀，3.系统安全阀 ，4.压力传感器，5.活动横梁 

　　图

 2 电液伺服控制系统原理 

　　电液伺服使能阀的功能和电液比例使能阀是相同的，都是起到激活主阀芯控制的作用。
从图

2 中可以看出，活动横梁的控制其实是旁路节流调速的控制系统，其在快速锻造中的

运动过程是：加载

→卸压→大量排油→回程→加载，这样往复运动的频次对于一台中等吨

位的压机来说要求达到每分钟

60～70 次，因此电液伺服阀的开关频率要求小于 1Hz；而且

如果要在活动横梁运动过程中找出其快速性与稳定性的最佳平衡点的话，则卸压

→大量排

油这一过程的时间通常要在

500ms 左右，这是经过大量现场调试工作得出的经验值。所以

综合考虑活动横梁的工艺过程，选用中位死区较小的电液伺服阀是比较合适的，在提高了
伺服阀开口度分辨率的同时，增强了执行机构的可调节性。

 

　　

3 控制软件的设计