电液伺服技术的发展与展望

电液伺服技术的发展与展望
1、国内电液伺服试验机的起步 
        试验机同行在电液伺服技术的应用和研制起步较早，自二世纪50代中期以就先后生产了各种使用电液伺服系统的试验机，如MTS、英国Instron、瑞士Amsler、Sehench和日本岛津等都先后研制成功各种电液伺服试验机。当时我国在这个应用领域还是空白，使用的电液伺服试验机都是从这些国家的。     我国试验机是在上世纪70代初才开始研制电液伺服试验机，长春试验机研究所、长春试验机厂、红山试验机厂和济南试验机厂等开始进行研制。在国家财力的支持下，先后都成功地开发出电液伺服动静试验机，并开始在国内应用。正是通过当时这段时间的成功实践，培养锻炼出批技术人员，创建了我国今后电液伺服技术发展的平台，奠定了国内在该技术领域的基础。
 2、电液伺服系统的特点
         电液伺服系统有许多优点，其中zui突出的就是响应速度快、输出功率大、控制性，因而在航空、航天、军事、冶金、、工程机械等领域得到了广泛的应用。人类使用水利机械及液压传动虽然已有很长的历史，但液压控制技术的快速发展却还是近几的事，随着电液伺服阀的诞生，使液压伺服技术进入了电液伺服时代，其应用领域也得到广泛的扩展。
         随着现代科学技术特别是材料科学的发展，人们更加重视动态试验。而电液伺服技术是实现动态周疲劳、程控疲劳和低周疲劳以及静态的恒变形速率、恒负荷速率和各种模拟仿真试验系统的*技术手段。 3、国内电液伺服试验机的发展阶段    国内电液伺服试验机的发展按照产品发展时期的特点大致划分成两个阶段：即自主发展阶段和与合作发展阶段。 自主发展阶段：      二世纪70代末期到二世纪90代初期，国内的电液伺服试验机都是以自主开发为主。主要是集中在国内几个有实力的试验机，如长春试验机研究所、长春试验机厂、红山试验机厂和济南试验机厂等。      这个时期的主要性的产品有：      1983长春试验机研究所研制的2000kN电液伺服岩石压力试验机，该设备采用压器作为围压，模拟试样的真实受力情况。是三轴动静试验机的性产品，并把计算机引入电液伺服试验机的控制。      1984长春试验机研究所研制的3000kN电液伺服双缸卧式拉力试验机。该项目中应用静压支撑技术，成功地在两个卧式伺服油缸上实现静压支撑。另外，还应用了伺服同步技术，实现双缸系统的同步跟踪和定位。双缸的同步精度达到了0.03mm。该产品标志着国内静压支撑技术和双缸系统的同步技术已经成熟。      1987长春试验机研究所研制的1MN电液伺服大型结构试验机，这是当时研制的大吨位的电液伺服试验机。      1986长春试验机研究所研制出小型随机电液振动台。      1985长春试验机厂研制的200kN电液伺服动静试验机，在国内采用压无齿夹头和横梁预应力锁紧技术。是标准动静试验机的典型产品。      红山试验机厂同期已经研制出国内*台拉扭电液伺服动静试验机，集拉压与扭转试验于体。
该产品标志着国内拉扭传感器技术、扭转摆动缸技术及拉扭合成试验技术已开始应用。      这个时期研制生产的电液伺服试验机的技术特点是：      在测控系统，随着数字电路技术和计算机技术的发展，开始从模拟控制向模数混合式控制向发展，并开始将计算机技术应用到控制系统中。     应用了伺服同步技术，实现双缸系统的同步跟踪和定位。     研制出低阻尼、响应、长寿命的静压支撑动态伺服油缸。     利用压技术，实现压无齿夹头和横梁预应力锁紧。     以上这些产品的技术特点在当时的电液伺服技术发展中，都是比较*。
与合作发展阶段：
        进入二世纪90代，随着我国改革开放的步伐加快，国内试验机与同行之间的更加密切，双为了各自的利益开始寻求合作的途径。在此期间长春试验机所首先在1989与MTS正式签署技术合作协议，1993开始进入实质性的实施阶段。另外，长春试验机厂开始与英国达进行技术合作，济南试验机厂和日本的岛津合作，红山试验机厂也在同期与英国的Instron进行洽谈。总之，这段时期是我国主要几家试验机厂寻求与合作的时期。这个时期的电液伺服试验机的产品品种也是zui繁杂；有国内自主产权的产品，有引进技术合作生产的产品，还有技术国内生产产品。各试验机产品各自的合作的特点，在国内试验机场展开了场较量。  

电液伺服技术的发展与展望

国内试验机进入与合作发展时期后，在面对*技术的同时，并没忘记自身技术的提。在这面国内的很多企业始终是坚持两条腿走路。面是大胆的引进的*技术，走技术合作的道路。另面是借鉴*技术，不断的提和完善自主知识产权的产品，用的*技术带动自身的产品起提。     随着电液伺服技术的成熟，国内试验机利用电液伺服技术开始从单纯的材料试验向更广泛的多应用试验领域向发展。如长春试验机研究所面向新材料研究领域开发的*台“电液伺服双轴四缸试验机”和“电液伺服显微观察试验机”解决了国内材料研究领域的特殊需求，*；面向汽车零部件试验领域开发的 “电液伺服减振器性能和疲劳试验台”、“电液伺服向盘性能及疲劳试验台”、“电液伺服扭转疲劳试验机” 和“X--Y电液伺服双轴向振动台”等 。
        在这个时期研制生产的电液伺服试验机的特点：
        国内电液伺服试验机的品种繁多，不仅丰富了国内电液伺服试验机的场，同时也提了自主产品技术的水平。     电液伺服技术在试验应用领域得到扩展。     在发展较快的测控系统面，以MTS的控制器为例，模数混合式控制器MTS458和MTS407将逐渐被数字化控制器TeststarII、SE和多通道GT所取代。     国产测控系统面，随着单片机技术和计算机技术的发展，开始向总线化、模板化技术发展，并逐步提计算机在系统中的控制比重。     在伺服协调控制技术面有所突破，利用该技术成功的开发出国内*台“电液伺服双轴四缸试验机”，其中心定位精度小于0.03mm。
主机伺服油缸在静压支撑的基础上，又开发出动压支撑油缸。
        与试验机同行的技术对比：
        国内电液伺服试验机的发展取得了长足的进步，但与试验机同行相比，特别是与MTS及英国的Instron等这样的相比较差距还是很大的，特别是在技术试验应用领域面还无法与同行相抗衡。不论是在技术手段和产品品种面都存在很大的差距。下面从几个主要面进行比对说明：     我们以MTS产品与国内的长春试验机研究所产品作个对比。二世纪90代中期MTS就推出了TeststarII数字控制器，并且陆续将SE和多通道GT等数字控制器推向场。这些控制系统功能齐、资源配置灵活、组合便、适应面广，性能指标都非常。     MTS的电液伺服试验机zui频率目可以达到1000Hz，比国内电液伺服试验的频率个数量。频率的提涉及系列的技术提升环节，不仅仅体现在控制系统的响应速度上，相应的主机作动器、伺服阀和液压源等各组成环节的响应速度都影响着整机的频率提。所以说这是个综合性能指标标志。     数字控制器具有灵活的多参量控制补偿功能，特别是对系统的非线性修正、改善控制特性和控制状态转面模拟控制系统是不能比拟的。而国内的数字式控制器目还在研制中，距离产业化应用还有定的距离。 4、 软件面    试验软件般都是由专业软件技术人员设计的，其结构合理、层次比较分明、组合非常便。界面的构造*可以根据用户的个性化需求进行组合。如MTS的动态试验软件就是由微软技术人员设计的，非常完备成熟。针对各种典型的试验程序，已经形成各种功能软件包。这些软件包已成为种产业，其价值非常可观。     国内试验控制软件由于各人员技术水平的差距还不够完善。在国内试验机中还形成不了主流，在加上国内大的因素，只能是随机器配置，本身的价值没有得到体现。     液压源面     目的液压件正向集成化向发展，的许多设备中，都将溢流阀、单向阀、节流阀等液压件集成在起，不仅体积小、噪音低，同时也防止液压油泄露。     国内液压件的结构变化不大，基本上还是以橡胶密封为主，由于橡胶的老化问题，使得国内液压件泄漏的问题时有发生。这需要个系统的完善过程。     目国内液压源在功能设计面与MTS相差不大，但在噪音指标和工艺性面差距很大。 5、伺服油缸面     伺服油缸是液压执行元件，在动态电液伺服系统中是非常关键的元件。它要求其密封性好、摩擦力小、质量轻、刚度大。     减小摩擦力面，MTS采用的有：静压支撑、动压支撑、特殊涂层技术等。目国内已经掌握静压支撑、动压支撑技术，在许多设备上已经应用了这些技术。但在特殊涂层技术面，国内技术还不过关，还有待进步的研究和提。      在减轻作动器质量面，大都是在选择特殊材料面下工夫，如荷兰FCS采用钛合金材料制做作动器。
这种材料质量轻，刚度大，是的材料。国内试验机目还不具备这种条件。 6、伺服阀面     伺服阀是伺服系统中的关键元件，是电液转的关键环节，影响到伺服系统的响应速度和稳定性。的些的试验机，为了满足频响、大功率试验机的要求，与专业的伺服阀生产共同开发试验机伺服阀。如MTS与世界上zui大的伺服阀生产MOOG联合设计生产了许多特殊用途的伺服阀，如MTS-257伺服阀频率可达500Hz。根据资料，目MTS已经开发出频响达到1000Hz的伺服阀。还有大流量的三伺服阀，流量可达到800升/分钟。正是依靠这种关键技术上的突破，使MTS在些特殊应用的电液伺服试验机面具有地垄断地位。       国内伺服阀的研究、生产和应用主要集中在航天、航空领域，主要是面向航天、航空领域。没有专门为试验机应用开发的特殊品种。所以国产电液伺服试验机主要应用在常规试验系统中，在某种程度上这也限制了国产电液伺服试验机的发展。      目伺服阀的种类非常多，试验机中常用的主要有液压反馈式伺服阀和比例式电液伺服阀。动态电液伺服试验机中常用的主要还是液压反馈式伺服阀。比例式电液伺服阀主要应用在静态和准静态电液伺服试验机中。
 7、产品的品种面 
          在标准电液伺服材料试验机产品上，MTS拥有系列的标准电液伺服材料试验机产品。目国内以长春试验机研究所为例，其标准的产品系列品种也比较齐，虽然技术指标比MTS产品差些，但基本满足常规试验要求。该系列产品的差距还不是很大。     在电液伺服结构试验设备和仿真模拟试验设备面，我们与MTS的差距就大了。该设备的技术关键主要是： 1）电液伺服多点协调加荷同步控制技术 2）计算机随机信理技术 
    据不*统计，在国内汽车和航空领域中的仿真模拟试验设备中，有80%是MTS的产品，以航空试验设备见长的荷兰FCS只是在近几才进入中国场。 今后国内电液伺服试验机的发展还是要经历个过程，要在不断吸取*技术的同时发展和提我国的电液伺服试验技术。 8、国内电液伺服试验机的发展趋势 近随着科学技术特别是材料科学的发展，人们更加重视动态试验，电液伺服试验机的需求也呈上升趋势。仅以长春试验机研究所近的销售情况看，从2000到2003电液伺服试验机的销售量的长近两倍。另外，利用电液伺服技术开发的特殊设备也开始随着多，国内外同行都看好了这个快速长的场。     从国内电液伺服试验机生产的发展情况看：
近国内试验机的格局发生了些变化。过去的些老牌试验由于受到体制及机制等各种因素的影响，在当激烈的场竞争中优势逐渐尚失。而些发展较快的民营企业却开始发展壮大起，并开始将范围从原的静态试验领域向动态电液伺服试验机领域扩展。     试验同行在我国加入WTO后，也将发展的战略从合作向独立转变。进入国内场参与竞争。所以说今后国内电液伺服试验机会出现个百家争鸣的局面。在国内外众多的关注下，国内的电液伺服试验机水平定会得到进步的发展。 从技术发展的趋势看：
       我国的电液伺服发展水平目还在个发展阶段，虽然在常规电液伺服标准材料试验机技术面，我们有了定的发展。但在电液伺服产品及应用技术面，我们距离发达国家的技术水平还有着很大的差距。电液伺服技术是集机械、液压和自动控制于体的综合性技术，要发展国内的电液伺服技术必须要从机械、液压、自动控制和计算机等各技术领域同步推进。     测量控制系统随着数字控制理论的成熟以及速DSP技术的发展。数字化测控系统已经成为今后测量控制系统发展的向。动态电液伺服数字测量控制系统；它不仅要求硬件运算速度快、运算精度，同时还要求在软件和数字控制理论面要有新的突破。这样才能满足电液伺服控制系统响应快速、控制、稳定可靠的要求。     目，MTS的TeststarII数字控制器，运算频率可以达到5000次/秒，控制特性在传统的PID控制基础上，还具有馈控制、频率反向补偿控制、幅度控制和压差等辅助控制特性。因此数字控制器由于其丰富的运算功能，其控制非常灵活，是模拟控制系统已经*的。     国内目技术成熟的数字动态控制器还没有进入产业化阶段，还需要有个发展研究的过程。要从基础抓起，多通道、数字化、多自由度协调技术是电液伺服技术在模拟仿真试验技术发展中的关键技术环节。只有掌握了多通道控制技术、多自由度协调偶合及解偶技术，才能使我们的电液伺服技术向更的台阶上迈进，才能缩小与同行之间的差距。实现这目标需要有批素质的技术队伍，要从软件、硬件、数字控制理论和实践等综合技术面同步推进。    Q值得信赖，值得拥有。 液压系统：
国内液压件的整体水平目还比较落后，主要采用橡胶密封结构，易老化泄漏、体积笨重、集成度低。随着机械精密加工技术的成熟，在目密封大都采用球面和锥面配合密封，结构简单，密封性能可靠。今后改善国内液压件结构还需要在工艺性上下功夫，需要个系统的完善过程。     另外，作为电液转的关键元件 “电液伺服阀”，是电液伺服试验机今后技术提升的关键环节。面说过国内试验机目与电液伺服阀生产企业缺少交流和探讨，只能简单的应用其现成产品。从某种意义上这也限制了国内试验机的发展。今后，我们需要加强与伺服阀生产企业的合作，共同开发适宜试验机应用的伺服阀产品，面提升国内电液伺服试验机水平。 9、总结    计算机技术在电液伺服系统中的应用 计算机技术的发展和应用，促进了电液伺服技术的提。正是利用计算机技术才使电液伺服在动态仿真模拟试验等领域得到广泛的应用。计算机多自由度协调控制、计算机仿真解耦技术等技术的应用和发展，使多通道协调加载系统、道路模拟试验系统的性能得到进步提，促进了电液伺服系统的广泛应用。可以说电液伺服技术的发展与计算机技术的发展是密切在起的，相互促进相互提。总之，电液伺服试验机的大量需求，给我们的电液伺服试验机发展创造了很好的机遇。相信在不久的将，在国内试验机同仁的共同努力下，我国电液伺服试验机的技术水平定会有突飞猛进的发展。（）传感器仪表有限有多资质经验，工业品直购内zui早的服务商之。

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