水压伺服控制技术发展的现状及应用前景

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1、2008年5月第36卷第5期机床与液压MACHINETOOL&HYDRAULICSMay2008V01．36No．5水压伺服控制技术发展的现状及应用前景王新华，孙树文，李剑锋，张建宇，王思民(北京工业大学机械工程与应用电子技术学院，北京100022)摘要：综述了目前国内外水压伺服控制阀及控制系统的研究现状及应用领域，详细介绍了几种采用伺服电机、压电驱动器、电磁力矩马达、永磁直线力马达等新型驱动技术的水压伺服控制阀的结构与性能特点。论述了压电陶瓷材料(PZT)、电致伸缩材料(PMN)、超磁致伸缩材料(GMM)、形状记忆合金(SM

2、A)、电流变流体(ERF)等新型功能材料在水压伺服控制阀中的应用特点，特别是GMM材料的应用优势。分析了水压伺服控制技术在海洋开发、核能工业以及需要精密成型及精密定位和高速控制领域的应用前景，并指出了今后水压伺服控制技术研究发展的方向。关键词：水压；伺服；控制；应用中图分类号：THl37文献标识码：A文章编号：1001—3881(2008)5—177—5DevelopmentStatusandApplicationProspectofWaterHydraulicServoControlTechnologyWANGXinhua，

3、SUNShuwen，LIJianfeng，ZHANGJianyu，WANGSimin(CollegeofMechanicalEngineeringandAppliedElectronicsTechnology，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100022，China)Abstract：Currentresearchstatusandapplicational'ea8ofwaterhydraulicseⅣocontrolvalveandcontrolsystemathomeandabro

4、adweresummarized．Structureandperformanceofwaterhydraulicservocontrolvalve，whichadopts∞woactuator，piezoelectricactuator，electromagnetictorquemotor，permanentmagnetlinearmotorandothernoveldrivetechnology，wereexpounded．Chacac-teristicsofnovelfunctionalmaterialssucha,qPZ

5、T，PMN，GMM，SMA，ERFappliedinwaterhydraulicservocontrolvalveweredis-CUSSed．andapplicationadvantagesofmaterialGMMwereintroducedinparticular．TheapplicationprospectofwaterhydraulicseⅣocontroltechnologyinoceanexploitation，nuclearpowerindustry，precisionmoldingandlocating，an

6、dhigh-speedcontrolfieldswereanalyzed，anditsresearchanddevelopmentorientationinfuturewasindicated．。Keywords：Waterhydraulics；Servo；Contml；Applications现代水压传动技术经过近20年的发展，因水的粘度低、润滑性差、导电性强、汽化压力高、易腐蚀等缺点而导致的阻碍水压传动技术发展的一些关键基础技术问题，如腐蚀、气蚀、泄漏、摩擦磨损、水击、水质污染、绝缘等已经得到有效解决，水压传动技术由最初以

7、海水为工作介质应用于海洋水下作业机器人发展到目前以自来水为工作介质应用于焊接机器人、水力加工、食品、锻压、垃圾装运、清扫、水压举升、核动力、轧钢、冶金、矿业等装备上，水压传动技术得到了迅速发展和推广⋯。随着水压传动技术的进一步丰富和完善以及应用领域的不断拓展，人们对水压传动系统的功能要求越来越强，控制的精度要求越来越高，将电液伺服控制技术应用于水压传动系统，建立和发展与水压传动系统相适应的水压伺服控制元件及控制技术已成为水压传动技术发展过程中必不可少的组成部分，也是当前国际水压传动与控制技术领域的一个重要学科前沿。目前，国际上

8、只有日本等极少数国家在水压伺服控制阀设计、制造、特性研究及控制系统开发等方面开展了一系列研究工作，并成功应用于海洋水下作业工具和灭火机器人系统上‘2—61。1发展历史与现状为了适应海洋环境，提高水下作业的效率和灵活性，满足大深度水下作业的需要，美国在20世纪60年代就有直接以