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附錄 附錄一 :英文原文 1 附錄二：中文翻譯 最早承認(rèn) 的 伺服水鐘是公元 前 250 年左右由亞歷山大發(fā)明 的 他的裝置 里，時(shí)間由一艘完成的船的水的水平線記錄。流入這艘船的水流來(lái)自一個(gè)在它上面的可控制的，恒定功率的水庫(kù)。水庫(kù)流速的控制介入了伺服機(jī)械。 您可以從您的流動(dòng)力學(xué)路線記住，水庫(kù) (或任何船的 )出口速度流程 取決 于等式 ? 式（ 這里 v=速度 g=重力 h=在出口之上水的高度 這個(gè)關(guān)系 ,叫作 理 。 通過(guò)那個(gè)出口 的 體積流率取決于出口和可變的速度的大小。 這樣 式（ 從這個(gè)等式能看出，隨著 庫(kù)里水平線的下 降，水庫(kù)里的流速降低。結(jié)果時(shí)間無(wú)限， (基于使用與相等的畢業(yè)的一個(gè)圓筒 )：對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的法是 使用在第一之上登上的第二個(gè)水庫(kù)。他使用一個(gè)浮游物調(diào)整水被投向主要水庫(kù)的管口。 這保留了水平面 (因此流速 )常數(shù)，造成恒定的長(zhǎng)度的幾小時(shí)。除有科學(xué)和技術(shù)價(jià)值之外，這水鐘也是一個(gè)重大事務(wù)和社會(huì)成就。 直到它的發(fā)明，時(shí)間主要由日規(guī)保留， 這 有二個(gè)明顯的缺點(diǎn)： 在夜 里 保 存 時(shí)間是不可能的 (或沉重陰暗天，就此而言 )， 并且小時(shí)的長(zhǎng)度根據(jù) 季節(jié)變化。 水鐘消除了 這些問(wèn)題 (只要某人在任命的時(shí)間倒空時(shí)間船 ）。 這個(gè)設(shè)備使用 了直到第十四世紀(jì)機(jī)械時(shí)鐘的發(fā)明 。 眾多的伺服機(jī)械在 17世紀(jì)中期和之后的 工業(yè)革命時(shí)被發(fā)明了 。 許多同蒸汽鍋爐技術(shù)聯(lián)系在一起， 那里他們被用于控制水平面、水和蒸汽流程、蒸汽壓力和蒸汽管理 機(jī)制的速度和位置 。 這一技術(shù)在 20世紀(jì)初得到躍進(jìn) 一 電力。在伺服技術(shù)的前進(jìn)中汽車(chē)和飛機(jī)被更加巨大的帶動(dòng)起來(lái)。 與一臺(tái)機(jī)械反饋伺服機(jī)的第一個(gè)動(dòng)力方向盤(pán)單位在 20世紀(jì) 20年代末期被發(fā)明了， 雖然這樣，直到二次大戰(zhàn)之前此單位都沒(méi)變的普遍。 起因于所有戰(zhàn)爭(zhēng)少數(shù)件好事的之一是技術(shù)的推進(jìn)。 在二戰(zhàn)之前，在美國(guó)的 德國(guó)和?？怂?伯羅 立即開(kāi)始發(fā)展控制流體力量的實(shí)用伺服機(jī)械。 重大攤繳 在那時(shí)被德國(guó)的 在美國(guó)的 了出來(lái)。 由于在其他領(lǐng)域 的發(fā)展 (材料、流體、電子，控制論 )， 一些扣人心弦的進(jìn)展在戰(zhàn)爭(zhēng)之后獲得了。 這些事件年代史跟隨： 1946— 英國(guó)的 第一個(gè) 二階段 閥門(mén) 。 1947— 萊斯隆 和 響鈴航空器 ：有第二階段反饋的二階段閥門(mén)（機(jī)械）。 1947— 麻省理工學(xué)院 ： 真實(shí)的力矩電動(dòng)機(jī)司機(jī)， 有電力二階段反饋的二階段閥門(mén)。 1950— W·r:無(wú)磨擦的第一階段 (插板噴管 ) 。 1953— T·自第二階段 的 與機(jī)械反饋的無(wú)磨擦的第一階段 。 1953— w·r.:對(duì)稱(chēng)，二噴管橋梁。 1953— 流體隔離 的 力矩電動(dòng)機(jī) 。 1957— 管第一階段 。 注意電子元件的推進(jìn) 和 電路、材料和制造過(guò)程是有趣的， 這些 應(yīng)用擴(kuò)散在幾乎每個(gè)階段制造業(yè)、運(yùn)輸和軍事期間，今天用于液壓能力系統(tǒng)的伺服電子管 和在 1960年之前被開(kāi)發(fā)的是同樣基本設(shè)計(jì)。 有一些演變變動(dòng) ， 例如航空航天應(yīng)用的 小型化，但是沒(méi)有 創(chuàng) 新 和 主要 的改革 。多數(shù)在電子、反饋傳感器和計(jì)算機(jī)控制范圍 的 前進(jìn)， 在控制技術(shù)標(biāo)題之下被混在一起 。 圖 設(shè)置 供必要的流程駕駛馬達(dá)以必需的速度。只要沒(méi)有干擾，速度將依然是恒定。如果，然而， 在參量上 有任何變動(dòng) ， 可變的溫度，黏度，穿戴，等等一電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可能改變。 沒(méi)什么在被設(shè)計(jì)的系統(tǒng)查出變動(dòng)并且提出信息對(duì)閥門(mén)控制器自動(dòng)地改正變動(dòng)和退回速度到必需 水平。 速度更正是操作員的責(zé)任，必須做必需的控制調(diào)整。 雖然此種電路 對(duì)大量需求 是完全令人滿意的 一些要求自動(dòng)和連續(xù)的更正。 這些 電路要求伺服機(jī)械。 (從這時(shí)起，我們將提到這些機(jī)制作為伺服電子管。 ) 圖 是在這條電路操作員被免除速度更正的責(zé)任的一條電路。 反而， 安裝了一個(gè)測(cè)速發(fā)電機(jī)檢測(cè)裝載信息。這信息自動(dòng)的連續(xù)的反饋到控制電子 (通常電路板 ) ， 操作員 控制電子 比例閥門(mén) 閥門(mén) 線軸 水力馬達(dá) 裝載 → → → → → 最初輸入 圖 電動(dòng)機(jī)控制電路不提供更正由于負(fù)載變動(dòng)或其他因素 引起的 在馬達(dá) 每分鐘轉(zhuǎn)速 上的變化。 圖 分鐘轉(zhuǎn)速 上的所有變化提供自動(dòng)和連續(xù)的更正。 在這里和操作員輸入信息相比較。 如果在這兩個(gè)信號(hào)之間找到任何區(qū)別，電子電路自動(dòng)地引起一個(gè)更正信號(hào)比例與區(qū)別。 那個(gè)信號(hào)改變位置閥門(mén) 以達(dá)到 所需求流速。 這種檢測(cè)和修正能力 是持續(xù)不斷的，所以任何和每個(gè)裝載速度的改變都會(huì)被修正。執(zhí)行此操作的系統(tǒng)包括三個(gè)主要段： 伺服電子管、命令電子和反饋傳感器。在以下部分，我們將詳細(xì)的看一看在這些段中的每一 段 。 伺服電子管可以用于實(shí)際上液壓能力系統(tǒng)操作的所有方面，包括： 最普遍 的應(yīng)用是圓筒安置和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。 這些 作用閥門(mén)的 合并方向和 流程控制 由力矩電動(dòng)機(jī)安置的一個(gè)滑的 線軸 安排。 6 力矩電 動(dòng)機(jī) 力矩電動(dòng)機(jī)在表 它是包括一兩塊永久磁鐵，二極靴，鐵磁電樞， 的一個(gè)相當(dāng)簡(jiǎn)單的電磁式設(shè)備 。 永久磁鐵 上對(duì)立著上部和下部的磁極， 因此他們提出相等和相反磁場(chǎng) 。 力矩電動(dòng)機(jī) 是在低直流電壓下運(yùn)行的低功率設(shè)備。 圖 力矩電動(dòng)機(jī) （美國(guó)威格士股份有限公司提供） 圖 電樞在它的中點(diǎn) 上 ，以便 不論 順時(shí)針或逆時(shí)針 轉(zhuǎn) 都能 自由的通過(guò)非常有限的弧轉(zhuǎn)動(dòng) 。 電樞的末端延伸到 磁極片 之間的空白。磁場(chǎng) 有 一個(gè)中性位置的電樞。 二卷圍攏電樞的胳膊形成二個(gè)小電磁體。當(dāng)電流 通過(guò)卷時(shí)，引起一個(gè)磁場(chǎng)。 領(lǐng)域的極性依靠在當(dāng)前流程的方向。 在表 成電樞的左轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)。 (少許以后我們將看這自轉(zhuǎn)對(duì)閥門(mén)操作的作用。 ) 圖 矩電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)（美國(guó)威格士股份有限公司提供） 力矩電動(dòng)機(jī)的二卷 被 三種不同配置 所 連接 ：并聯(lián) ， 串聯(lián) 和所謂的推挽式的安排。這些選擇在表 挽式的安排是最共同的。在安排 上 ，主角 B 和D 通過(guò)控制電路放大器被連接到地面上。 主角 A 和 C 被連接到命令放大器的分開(kāi)的輸出終端。 當(dāng)對(duì)兩卷的電壓輸入是相等的，電樞 被集中。 對(duì)一卷增加電壓輸入，當(dāng)同時(shí)使輸入降低到其他卷由相同數(shù)量時(shí) ， 造成電樞轉(zhuǎn)動(dòng)。 電壓可以在每一圈從零變化到最大值， 但是極性從未被扭轉(zhuǎn) 。 這意味著電樞的位置 被不同的扭矩固 定 。 當(dāng)兩卷電壓是相同的，扭矩是相等的，并且電樞被集中 。 在電壓上的所有變化對(duì)任一卷導(dǎo)致電樞的自轉(zhuǎn)。 圖 圈可以被幾種不同的方式連接，不同的連接有不同的效果。 并聯(lián) 串聯(lián) 推挽式 這個(gè) 推挽式 連接圈偏向于三個(gè)原因： 首先，由于電壓波動(dòng)，其中任一在 電流改變，溫度變化或者其他起因 都 由對(duì)卷的相等和相反作用 抵消 。其次，有安置反對(duì)的扭矩的電樞更穩(wěn)定。 第三，力量消耗量低于另外兩條電路。 對(duì)這個(gè)安排的輸入被表達(dá)作為 流入差 ΔI。 這是二卷 電 流之間的區(qū)別。 )(?? 式（ 這里 P=控制力量 ΔI=流 入 差 R=一卷 阻 抗 例子 6·1 ：力矩電動(dòng)機(jī)在一條推挽式的電路被連接。每卷有 20歐姆抵抗并且是額定的在 200 求： A:當(dāng)電樞被集 中時(shí)的 每卷電壓 。 B: ΔI 最大價(jià)值 C:力矩電動(dòng)機(jī)的最大控制力量。 解法： a. 卷的最大電壓是 E=I×R E=2000Ω=4V 電樞被集中，當(dāng) 2m ? b. 有差別的 電 流是 ?當(dāng)最大電壓被 加于 一卷，最大價(jià)值將發(fā)生 。 因此零的電壓被 加 于其他。 在此例中 A 000 ?????? c·最大控制力量是 0()200()( 22 ????? 并聯(lián) 自轉(zhuǎn)的方向取決于輸入信號(hào)的極性。 不是相互沖突 (像 在推挽式的電路 )在 并聯(lián)電路 中相互協(xié)助。 那 時(shí) 他們?cè)噲D順時(shí)針或 逆時(shí)針 移動(dòng)。 扭轉(zhuǎn)極性 和 扭轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)的方向 相反 ?？刂屏α咳缓蟊徽业?： )2()( 2 ? 式（ 這里： 過(guò)電路 的 總 電流 R=每卷 阻 抗 例子 重復(fù)并聯(lián)電路連接的例子 解答：對(duì)每卷的電壓將依然是同樣 (4V); 然而， 電流 通過(guò)由于更低的 阻 抗，電路將增加的。 為一個(gè)二相等的電阻器組成 的 并聯(lián)電路，等效抵抗是 R/2; 在這種情況下， 10歐姆。 我們從下式發(fā)現(xiàn)， I 等于 總 電流 ， ??? 最終 ，我們從式 ()( 2 ?? 在串聯(lián)電路 ， 卷協(xié)助，而不是反對(duì)，電樞自轉(zhuǎn) 。 與并聯(lián)電路 相同 ，極性變動(dòng)要求改變自轉(zhuǎn)的方向。串聯(lián)電路的控制力量是 )2()( 2 ? 式 (這里： 串聯(lián)電路的 電 流 R =每圈的阻抗 例子 重復(fù)串聯(lián)電路的例子 解答：這里，總 阻 抗是 2R 或者 40歐姆。 串聯(lián)的最大電流是 200 最大電壓，然后，是 )40)(20 0( ???? 控制力量，從式 得 ()( 2 ?? 注意 的是串聯(lián) 和并聯(lián)電路有同一最大功率需要量， 功率 是推挽式的電路 的兩倍。有趣的是 這些低功率力矩電動(dòng)機(jī)可能控制 在 100加侖甚至更多的 2000到3000的第二或三閥門(mén)。 采取這些低價(jià)值，我們看見(jiàn)閥門(mén)的功率輸出接近90,000 W。 我們定義閥門(mén)放大系數(shù)為控制功率除以輸出功率。有 4106 0 0 0 ???P o w e rg ai n 適合伺服機(jī)械的韋伯斯特的定義。 伺服閥的硬件初看起來(lái) 類(lèi)似那所有線軸式方向控制閥門(mén)， 是一個(gè)在閥體上的孔里運(yùn)轉(zhuǎn)的 一個(gè)滑的 線軸 ，用來(lái) 打開(kāi)和封鎖口岸之間的流程道路的。 在制造過(guò)程和說(shuō)明書(shū)中發(fā)現(xiàn)的實(shí)際的差別比在基本設(shè)計(jì)中多。 伺服電子管 線軸 和 它運(yùn)轉(zhuǎn)所在的孔是 非常高精度組 件 。 一般線軸和孔平直直徑配合公差為 士 0 線軸 和 孔 之間的 徑向間隙 是典型地 3 1μm=0 。 要 達(dá)到這個(gè)精確度，很多手 工 精 加工 在制造過(guò)程介入。 線軸 和 閥身 經(jīng)常是一個(gè)被匹配的集合，并且零件不是 可 互換的。 特別 線軸 表 面精加工 經(jīng)常被使用。 氮化是常用的提供額外表面堅(jiān)硬 和 玻璃狀 表面精整 。這減少摩擦并且改進(jìn) 耐磨度。 在 1982年 佩格瑟斯公司進(jìn)行的測(cè)試，氮化 和非 氮化 的線軸運(yùn)行了 101百萬(wàn)個(gè)周期。 氮化 的線軸沒(méi)有在壓強(qiáng)下變形 (那 些我們以后將談?wù)?)， 而 沒(méi) 氮化 的線軸 有 50%變動(dòng)， 表明沒(méi)氮化的線軸磨損的會(huì)更嚴(yán)重。 伺服電子管也許是三或四種方式的。 線軸 也許有二，三或者四 臺(tái)面的這是 根據(jù)作用和制造商的 偏好 。 研 究顯示 四 臺(tái)面的線軸在沒(méi)受到不可接受的流出時(shí)，有更大的間隙。 這意味著他們改進(jìn)了 磨損特質(zhì)，有時(shí)能夠在污染物流體下工作。二 個(gè) 外 臺(tái)面 也 能 協(xié)助保持 線軸 精確地被集中。與多數(shù)線軸式閥門(mén) 相同 ，周?chē)?凹槽用機(jī)器制造 在線軸臺(tái)面。 凹 槽 的目的 是通過(guò)平衡線軸旁邊的壓力來(lái)減小邊緣載荷。在不帶溝槽的線軸里，有三個(gè)凹槽的線軸最小可以只受到 6%的側(cè)力。 線軸 "線圈 "定義了 在閥孔里涉及到端口 寬度的 臺(tái)面寬度。 有三種可能的 線圈配置 ， 重疊 ，從下面露出，線連線。 這些在 圖 a 線連線或者叫零疊加型 b 從下面露出型 c 疊加型 圖 然多數(shù)情況是線連線（或零重疊）， 這里，臺(tái)面寬度正確地匹 配端面 寬度。 因此，當(dāng) 線軸 被集中時(shí)， 沒(méi)有流量。不管多小的運(yùn)動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致流過(guò)閥門(mén)。 由于它的關(guān)于 零 (中立 )位置的精確測(cè)量的 特征。這個(gè)閥門(mén)適用于閉合回路位置，速度，和 力控制應(yīng)用 。 不幸地，甚 至 少量 的 在 凸臺(tái) 或 端口 邊緣的 摩損都會(huì) 導(dǎo)致在 零 位置的漏出。 被重疊的 線軸 有比 端口寬 %的 凸臺(tái)， 這個(gè) 線軸能在零位置提供 比 線連線配置更低的漏出。然而，重疊意味著精確的零位置被弱化，因?yàn)橛邢喈?dāng)大的死區(qū)。 例如，當(dāng)作為位置控制器使用， 即使輸入同一指令時(shí)，被壓縮時(shí)和被拉伸時(shí)的圓筒將停止在不同的位置， 只要它 遠(yuǎn)離它的零 位 工作 ，一個(gè)被重疊的閥門(mén)可以令人滿意地被作為速度控制器使用。 在許多伺服電子管控制電路 中， 勵(lì)振被用于減少靜態(tài)摩擦的 影響 (被命名 勵(lì)振是一個(gè)被疊加在連續(xù)的正常命令信號(hào) 里的 非常低 的 高度命令信號(hào)， 非常短的沖程， 線軸 的側(cè)向動(dòng)擺。在這樣 的 系統(tǒng) 中 ，輕微的交疊也被用于防止在 零 位置的不能接受的漏出。 一個(gè) 底面露出型的線軸 有比 端面 狹窄 凸臺(tái) 。 這一設(shè)計(jì)被稱(chēng)作公開(kāi)中心，雖然沒(méi)有真正的公開(kāi)中心伺服電子管。底端露出型太小以至于不能成為真正的公開(kāi)中心。 這個(gè)類(lèi)型閥門(mén)對(duì)關(guān)于空位置的命令提供非常迅速 的 反應(yīng)，但是它有在零位附近有非線性流程特征的缺點(diǎn)。這在某種程度上減弱控制 。 伺服電子管也許是單一階段 (也稱(chēng)直接作用 )，兩階段或者第三階段，取決于主要系統(tǒng)的流程要求。使用單一階段閥門(mén)流程是低要求的地方 (通常少于 5 取決于閥門(mén)的設(shè)計(jì)）。 這些閥門(mén)共同地運(yùn)用一滑 線軸 機(jī)械連接到了力矩電動(dòng)機(jī) 的電樞 上 。流通能力由力矩電動(dòng)機(jī)和 線軸 的有限的沖程 可得到的低力量釋義 。 1，偏置力矩馬達(dá)電樞 2， 造成 線軸 轉(zhuǎn)移距離比例與電信號(hào) 3，閥體 4，線軸 5，電連接頭 6，力矩馬達(dá) 7，水槽 8，壓力 9，水槽 10，機(jī)械連接 圖 一階段線軸式伺服電子管 圖 管。 力矩電動(dòng)機(jī)電樞和 線軸 之間的機(jī)械連接是一根僵硬的導(dǎo)線。當(dāng)沒(méi)有命令輸入到力矩電動(dòng)機(jī)時(shí)，電樞在它的中立 (無(wú)效的 )位置，反過(guò)來(lái)，造成 線軸 在無(wú)效的位置，并且沒(méi)有流 量 通過(guò)閥門(mén)。 電樞的順時(shí)針偏折推擠 線軸 到左邊，開(kāi)放流程道路從 P 到 B 和 A 到 T。逆時(shí)針 轉(zhuǎn)偏折打開(kāi) 和 B 到 T。為更高的流速，必須使用二甚至第三階段的閥門(mén) 。 在這些閥門(mén)中， 第二 級(jí) 和第三級(jí)總是 由前面的閥操作所測(cè)試的變動(dòng)的線軸。 第一階段也使 可用一個(gè) 變化的線軸 ， 也 有其他設(shè)計(jì)。