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第一章 引论 1

1.1现代液压伺服系统的特点 1

目录 1

1.2液压伺服系统的分类 2

1.3液压伺服系统优化设计概述 3

1.4液压伺服系统优化设计理论的主要内容 4

第二章 液压动力机构的优化设计及系统频宽极限的计算方法 8

2.1负载轨迹及其方程 8

2.1.1负载种类 8

2.1.2典型的负载轨迹方程及其负载轨迹 8

2.2阀控动力机构优化设计方法之——经典解析法 12

2.2.1以耗能最小为指标的优化设计概念 12

2.2.2求取最佳匹配参数的解析方法 13

2.3.1P-Q计算尺的基本原理 16

2.3阀控动力机构优化设计方法之二——P-Q计算尺法 16

2.3.2P-Q计算尺的使用方法 20

2.4阀控动力机构优化设计方法之三——考虑液容效应及泄漏的P-Q计算尺法 27

2.4.1建立负载轨迹方程 27

2.4.2动力机构的优化设计 28

2.5系统极限幅频特性的计算方法 34

2.6动力机构优化设计的意义 36

2.6.1系统消耗功率最小 36

2.6.2效率最高 37

2.6.3频带最宽 37

2.7频宽与A和QM的关系 42

2.8阀控动力机构优化设计方法之四——全局优化法 45

2.8.1f=0的阀控动力机构的优化设计 45

2.8.2f=常数的阀控动力机构的优化设计 47

2.9泵控液压马达式动力机构的优化设计 49

第三章 电液伺服系统的系统参数优化方法 52

3.1保持型电液伺服系统的系统参数优化方法 52

3.1.1标准数学模型及其优化曲线 52

3.1.2非标准数学模型及其与标准数学模型的关系 55

3.1.3系统参数的优化方法 57

3.2正弦型电液伺服系统的系统参数优化方法 66

3.2.1优化数学模型的建立 66

3.2.2校正装置的设计 68

3.2.3振幅保持系统 70

3.2.4系统参数优化设计举例 72

3.3伺服系统跟踪问题的研究（动态消差法） 78

3.3.1伺服系统跟踪给定函数的实质和条件 78

3.3.2实现高阶无静差度的两种方法 81

3.3.3消除静差的新方法——动态消差法 82

3.4跟踪型电液伺服系统的系统参数优化方法 92

3.4.1建立优化数学模型 92

3.4.22型伺服系统的系统参数优化方法 98

第四章 电液伺服系统中的结构不变性原理 105

4.1结构不变性原理的基本概念 105

4.2电液位置伺服系统的结构不变性问题 108

4.2.1单变量位置伺服系统 108

4.2.2多变量位置伺服系统 112

4.3电液速度伺服系统的结构不变性问题 116

4.4电液施力伺服系统的结构不变性问题 118

4.4.1内力扰动型施力系统 118

4.4.2位置扰动型施力系统 121

4.4.3外力扰动型施力系统 123

4.5关于按结构不变性原理补偿液压伺服系统的近似性问题 126

5.1伺服阀的优化数学模型 128

第五章 电液伺服阀的优化设计 128

5.2伺服阀的传递函数 131

5.2.1伺服阀的传递函数 131

5.2.2衔铁传递函数的简化计算 134

5.2.3反馈回路的处理方法 137

5.2.4伺服阀简化后的传递函数及其与优化数学模型的关系 137

5.3伺服阀的优化设计 139

5.3.1双喷嘴挡板阀的最佳流量选择方法 139

5.3.2伺服阀优化设计步骤 146

5.3.3设计举例 149

5.3.4结论 153

6.1非对称动力机构的建模与优化（方法一） 155

6.1.1伺服阀的负载压力流量特性 155

第六章 非对称动力机构的建模与优化 155

6.1.2建立非对称液压缸的数学模型 158

6.1.3附加干扰力对系统的影响 160

6.1.4系统的静差 161

6.1.5伺服阀的零位系数 163

6.1.6忽略液容效应时非对称动力机构的优化设计 164

6.1.7实验 168

6.2非对称动力机构的建模与优化（方法二） 172

6.2.1伺服阀的负载流量方程 173

6.2.2建立非对称动力机构的数学模型 174

6.2.3系统静差 176

6.2.4忽略液容效应时非对称动力机构的优化设计 176

6.2.5考虑液容效应时非对称动力机构的优化设计 178

6.2.6非对称液压缸的耗功问题 180

7.1阀控液压缸式位置系统 183

7.1.1设计步骤 183

第七章 电液位置伺服系统的优化设计 183

7.1.2设计举例 188

7.2阀控液压马达式位置系统（转动式） 195

7.2.1阀控液压马达式位置系统的基本工作原理 195

7.2.2设计举例 196

7.3阀控液压马达式位置系统（直动式） 201

第八章 电液速度伺服系统的优化设计 204

8.1阀控液压缸式速度系统 204

8.2阀控液压马达式速度系统 207

8.3第一类泵控液压马达式速度系统 213

8.4第二类泵控液压马达式速度系统 217

8.5第三类泵控液压马达式速度系统 225

第九章 电液施力伺服系统的分析 229

9.1电液施力伺服系统概论 229

9.1.1引言 229

9.1.2施力系统的定义 231

9.1.3施力系统的结构组成 238

9.1.4施力系统的分类 239

9.1.5施力系统的特点 242

9.1.6施力系统的品质指标 244

9.2电液施力系统中的多余力 245

9.2.1多余力的定义、度量方法和产生原因 246

9.2.2伺服阀全局负载曲线的概念 246

9.2.3四种伺服阀的全局负载曲线 248

9.2.4多余力形成过程及其与伺服阀的关系 258

9.2.5消除多余力的方法 268

9.3建立施力机构的数学模型 270

9.3.1内力扰动型施力机构的数学模型 270

9.3.2位置扰动型施力机构的数学模型 272

9.3.3外力扰动型施力机构的数学模型 273

9.3.5一种求取三阶特征方程式根的方法 274

9.3.4无扰动型施力机构的数学模型 274

9.3.6内力扰动型非对称施力机构的数学模型 278

9.3.7位置扰动型非对称施力机构的数学模型 282

第十章 施力机构的优化设计和系统频宽极限的计算方法 283

10.1忽略液容效应时对称施力机构的优化设计 283

10.1.1内力扰动型施力机构 283

10.1.2位置扰动型施力机构 286

10.1.3外力扰动型施力机构 287

10.1.4无扰动型施力机构 288

10.2忽略液容效应时非对称施力机构的优化设计 288

10.2.1内力扰动型施力机构 288

10.2.2位置扰动型施力机构 293

10.3考虑液容效应时对称施力机构的优化设计 294

10.3.1内力扰动型施力机构 294

10.3.2位置扰动型施力机构 298

10.3.3外力扰动型施力机构 299

10.3.4无扰动型施力机构 299

10.4考虑液容效应时非对称施力机构的优化设计 300

10.4.1内力扰动型施力机构 300

10.4.2位置扰动型施力机构 305

10.5忽略液容效应时跟踪型对称施力机构的优化设计 308

10.5.1内力扰动型施力机构 309

10.5.2位置扰动型施力机构 310

10.5.3求取最大行程的计算公式 311

10.6忽略液容效应时跟踪型非对称施力机构的优化设计 311

10.6.1内力扰动型施力机构 311

10.6.2位置扰动型施力机构 311

10.7考虑液容效应时跟踪型对称施力机构的优化设计 312

10.7.1内力扰动型施力机构 312

10.7.2位置扰动型施力机构 313

10.8考虑液容效应时跟踪型非对称施力机构的优化设计 314

10.8.1内力扰动型施力机构 314

10.8.2位置扰动型施力机构 315

10.9施力系统极限幅频特性的计算方法 316

10.9.1内力扰动型施力系统 316

10.9.2位置扰动型施力系统 318

10.9.3外力扰动型施力系统 320

10.9.4无扰动型施力系统 321

10.9.5QM及A对极限幅频特性的影响 321

第十一章 电液施力伺服系统的优化设计 326

11.1内力扰动型施力系统的优化设计 326

11.1.1频域中的设计方法 326

11.1.2优化设计方法 338

11.2.1施力机构的优化设计 341

11.2位置扰动型施力系统的优化设计 341

11.2.2极限幅频特性的计算 342

11.2.3结构不变性系统的设计 342

11.2.4选取优化数学模型及优化参数 342

第十二章 机液位置伺服系统的优化设计 351

12.1机液位置伺服系统的基本原理 351

12.2机液位置伺服系统的分析 354

12.2.1机液位置系统的特点 354

12.2.2机液位置系统的分析 356

12.3机液位置伺服系统的设计 361

12.3.1根据系统频宽和外干扰选择动力机构的最佳匹配参数 361

12.3.2根据系统的负载特性及其输出的最大速度选择动力机构的最佳匹配参数 361

12.3.3确定系统的其它参数 363

12.3.4系统的设计步骤 364

13.1.1带有硬反馈的机液速度系统的工作原理 371

13.1机液速度伺服系统的基本原理 371

第十三章 机液速度伺服系统的优化设计 371

13.1.2带有软反馈的机液速度系统的工作原理 372

13.2对机液速度伺服系统的分析 374

13.2.1带有硬反馈的机液速度系统的分析 374

13.2.2带有软反馈的机液速度系统的分析 376

13.3机液速度伺服系统的优化设计 382

13.3.1带有硬反馈的机液速度系统的优化设计 382

13.3.2带有软反馈的机液速度系统的优化设计 388

第十四章 机液施力伺服系统的优化设计 400

14.1机液施力伺服系统的基本原理 400

14.1.1机液负载模拟器的基本原理 400

14.1.2拖拉机牵引阻力调节系统的基本原理 401

14.2机液施力伺服系统的分析 402

14.2.1机液负载模拟器的系统分析 402

14.2.2拖拉机牵引阻力调节系统的分析 408

14.3机液施力伺服系统的优化设计 411

14.3.1机液负载模拟器的设计 411

14.3.2拖拉机牵引阻力调节系统的设计 417

附录A 关于高压大流量大容腔跟踪型压力控制系统的研究 428

A.1绪言 428

A.2压力控制系统的基本原理 428

A.3建立伺服增压器的数学模型 430

A.3.1锥形阀关闭的工作状态 430

A.3.2锥形阀打开的工作状态 431

A.4液压动力机构的优化设计 432

A.4.1增压器的优化设计 432

A.4.2电液伺服阀的选择和计算 435

A.4.3求取动力机构的数学模型 436

A.5.2系统的校正方案 437

A.5.1给定指标 437

A.4.4油源的设计 437

A.5系统设计与实验 437

附录B 关于拖拉机液压提升器的分析与设计 443

B.1绪言 443

B.2拖拉机位置控制系统的基本原理 443

B.3拖拉机位置控制系统的分析 444

B.4拖拉机位置控制系统的设计 447

B.4.1求取动力机构的最佳匹配参数 447

B.4.2求取其它参数 448

B.4.3系统的设计步骤 449

B.5拖拉机力位控制系统参数之间的关系 451

B.6拖拉机液压提升器的设计 452

C.1绪言 454

C.2基本原理 454

附录C 拖拉机力调节系统的物理仿真 454

C.3力模拟器的设计 456

C.3.1力模拟器的设计要点 456

C.3.2确定力模拟器的设计指标 457

C.3.3设计力模拟器的施力机构 458

C.3.4极限幅频特性的计算 461

C.3.5求取施力机构的数学模型 464

C.3.6力模拟器的系统设计 467

C.3.7利用TL-1型专用机实现控制功能 470

C.4力模拟器的调试 470

C.5力系统的动态测试 471

C.5.1阶跃过渡过程试验 471

C.5.2消扰试验 471

参考文献 473