电液控制技术 四川大学制造科学与工程学院本科课程 《电液控制技术》教学大纲 课程编号： B02041020 课程类型： 选修课 Course code: 302041020 CourseType: Elective 课程名称： 电液控制技术 授课对象： 本科三年级学生 Course Name: lectro-hydraulic Control Technology Audience: unior 学时/学分： 322 授课语言： 中文 Credit 22 Languase of Chinese Mandarin Hours/Credits 先修课程： 流体力学、液气压传动与控制、 开课院系： 机械工程系 空制工程基础 rerequisite: Fluid Mechanics,Fluid power urse offered by ansmission Mechanical Eng. nd control,Fundamentals of Contro Engineering 适用专业： 机械设计制造及其自动化专业 授课教师： ntended for: Mechanical Design,Manufacturing and Instructor utomation 大纲执笔人： 菲瑞平 大纲审核人： 专业负责人 Edited by: Kiong Ruiping Inspeeted by: Course Leader 一、课程简介 本课程是一门综合性较强的学科，是机电一体化技术的重要组成部分，是在液压传动和自动 控制技术基础上发展起来的一门交叉型的科学技术。由于电液伺服控制系统综合了电子和液压两 方面的优点，在许多应用领域具有传统机械传动无法比拟的优点，因此在航空航天、兵器、数控 机床、工程机械等国民经济的各个领域得到了广泛应用。 本课程主要讲授液压放大元件、动力元件、机液伺服系统、机液伺服系统的校正等的结构、 工作原理、数学模型和动态分析方法，讲授电机转换器件、电液伺服阀、电液比例阀等元件的结 构及工作原理、数学建模和动态分析方法，讲授电液伺服控制系统的基本概念、基本原理、系统 校正和设计计算等知识。通过该课程的学习，加强学生对电液控制技术的理解，并提高学生对电 液控制系统进行分析与设计的能力，为深入研究电液控制新技术提供一定的基础，通过电液伺服 系统的数值仿真大作业环节培养学生的模拟仿真能力
电液控制技术 四川大学制造科学与工程学院本科课程 《电液控制技术》教学大纲 课程编号： Course Code: 302041020 302041020 课程类型： Course Type: 选修课 Elective 课程名称： Course Name: 电液控制技术 Electro-hydraulic Control Technology 授课对象： Audience: 本科三年级学生 Junior 学时/学分： Credit Hours/Credits 32/2 32/2 授课语言： Language of Instruction 中文 Chinese Mandarin 先修课程： Prerequisite: 流体力学、液气压传动与控制、 控制工程基础 Fluid Mechanics，Fluid power transmission and control，Fundamentals of Control Engineering 开课院系： Course offered by: 机械工程系 Department of Mechanical Eng. 适用专业： Intended for: 机械设计制造及其自动化专业 Mechanical Design, Manufacturing and Automation 授课教师： Instructor: 大纲执笔人： Edited by: 熊瑞平 Xiong Ruiping 大纲审核人： Inspected by: 专业负责人 Course Leader 一、 课程简介 本课程是一门综合性较强的学科，是机电一体化技术的重要组成部分，是在液压传动和自动 控制技术基础上发展起来的一门交叉型的科学技术。由于电液伺服控制系统综合了电子和液压两 方面的优点，在许多应用领域具有传统机械传动无法比拟的优点，因此在航空航天、兵器、数控 机床、工程机械等国民经济的各个领域得到了广泛应用。 本课程主要讲授液压放大元件、动力元件、机液伺服系统、机液伺服系统的校正等的结构、 工作原理、数学模型和动态分析方法，讲授电机转换器件、电液伺服阀、电液比例阀等元件的结 构及工作原理、数学建模和动态分析方法，讲授电液伺服控制系统的基本概念、基本原理、系统 校正和设计计算等知识。通过该课程的学习，加强学生对电液控制技术的理解，并提高学生对电 液控制系统进行分析与设计的能力，为深入研究电液控制新技术提供一定的基础，通过电液伺服 系统的数值仿真大作业环节培养学生的模拟仿真能力。 1
二、学习目标 1、能够正确理解液压放大元件、动力元件、机电转换器件、机液伺服系统、电液伺服系统的 基本结构、基本概念、基本原理等相关理论及方法。能够运用数学、物理、力学知识表达液压控 制工程向题。 2、能够针对电液控制系统建立电液控制系统的数学模型，并能对液压伺服元件和系统进行理 论分析和设计计算。 3、能够提出液压控制系统校正优化的解决方案，并运用专业软件对电液伺服系统进行数值模 拟和解决液压控制的工程问题。 4、了解当前流体传动与控制领域的整体发展状态与发展趋势： 三、学习目标与毕业要求的对应关系 单业要求 单业要求指标点 学习目标 (1)能够将数学、自然科学、机械 1.2具有解决机械工程领域设计、制 工程基础知识和专业知识用于解决机械 造、运行等过程中的复杂工程问题所需的 学习目标1 工程领域设计、制造、运行等方面的复 工程基础知识和专业知识 工程问题。 (2)能够应用数学、自然科学和机 2.1能够应用数学、自然科学和机械 械工程科学的基本原理，通过信息检索、工程科学的基本原理，识别机械工程领域 文献研究，对机械工程领域设计、制造、设计、制造、运行中的关键问题与参数： 学习目标2 运行等方面的复杂工程间题进行识别、表 达、分析、评价，并获得有效结论。 (4)能够基于科学原理并采用科 方法，针对机械工程领域设计、制造、 4.1对于机械工程领域设计、制造、 行等方面的复杂工程问题进行研究，通 运行中的复杂工程问题，能够基于科学原 学习目标3 设计、实施实验，获取、分析和解释数据， 理并采用科学方法，设计相应的实验 并通过信息综合，获得合理有效的结论。 (12)了解机械设计制造及其自动化 或的新理论、新技术及国内外发展动态 12.1能够了解当前机械设计制造及其 学习目标4 具有自主学习和终身学习的意识，有不制 自动化领域的发展状态与发展趋势： 学习和适应发展的能力。 四、教学基本内容 第一章绪论（支撑学习目标4（毕业要求12.1）) 介绍液压控制系统的组成及工作原理、液压控制系统的发展及应用、液压控制系统的分类及 特点：介绍电液控制技术的研究对象、研究目的和研究方法
二、学习目标 1、能够正确理解液压放大元件、动力元件、机电转换器件、机液伺服系统、电液伺服系统的 基本结构、基本概念、基本原理等相关理论及方法。能够运用数学、物理、力学知识表达液压控 制工程问题。 2、能够针对电液控制系统建立电液控制系统的数学模型，并能对液压伺服元件和系统进行理 论分析和设计计算。 3、能够提出液压控制系统校正优化的解决方案，并运用专业软件对电液伺服系统进行数值模 拟和解决液压控制的工程问题。 4、了解当前流体传动与控制领域的整体发展状态与发展趋势； 三、学习目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 毕业要求指标点 学习目标 （1）能够将数学、自然科学、机械 工程基础知识和专业知识用于解决机械 工程领域设计、制造、运行等方面的复杂 工程问题。 1.2 具有解决机械工程领域设计、制 造、运行等过程中的复杂工程问题所需的 工程基础知识和专业知识； 学习目标 1 （2）能够应用数学、自然科学和机 械工程科学的基本原理，通过信息检索、 文献研究，对机械工程领域设计、制造、 运行等方面的复杂工程问题进行识别、表 达、分析、评价，并获得有效结论。 2.1 能够应用数学、自然科学和机械 工程科学的基本原理，识别机械工程领域 设计、制造、运行中的关键问题与参数； 学习目标 2 （4）能够基于科学原理并采用科学 方法，针对机械工程领域设计、制造、运 行等方面的复杂工程问题进行研究，通过 设计、实施实验，获取、分析和解释数据， 并通过信息综合，获得合理有效的结论。 4.1 对于机械工程领域设计、制造、 运行中的复杂工程问题，能够基于科学原 理并采用科学方法，设计相应的实验； 学习目标 3 （12）了解机械设计制造及其自动化领 域的新理论、新技术及国内外发展动态， 具有自主学习和终身学习的意识，有不断 学习和适应发展的能力。 12.1 能够了解当前机械设计制造及其 自动化领域的发展状态与发展趋势； 学习目标 4 四、教学基本内容 第一章 绪 论（支撑学习目标 4（毕业要求 12.1）） 介绍液压控制系统的组成及工作原理、液压控制系统的发展及应用、液压控制系统的分类及 特点；介绍电液控制技术的研究对象、研究目的和研究方法。 2
第二章液压放大元件（支撑学习目标1（毕业要求1.2）、支撑学习目标2（毕业要求2.1）) 液压放大元件简介及分类、液压控制阀的压力流量方程推导、压力流量方程线性化处理、阀 系数的定义及物理意义、零开口四边滑阀特性分析、正开口四边滑阀特性分析、滑阀的功率输出 及效率分析。 要求学生：了解液压放大元件的分类方法，理解液压放大元件的压力流量方程的推导方法以 及方程中阀系数的物理意义，能够运用相关理论公式对滑阀的阀系数进行计算，能够对滑阀的功 率输出及效率进行分析计算。 第三章液压动力元件（支撑学习目标1（单业要求12），支撑学习目标2（半业要求2.1）) 液压动力元件的分类、对阀控对称缸动力元件建立基本运动方程、传递函数、方块图，并根 据具体工况对传递函数进行简化：对阀控对称缸物理模型进行动态特性分析，分析速度放大系数、 液压固有频率、液压阻尼比等性能参数对系统动态特性的影响，分析阀控对称缸物理模型的动态、 静态刚度：建立阀控液压马达、泵控液压马达的数学模型，并进行动态特性分析：分析液压动力 元件的负载特性、输出特性，并介绍液压动力元件的负载最佳匹配原则。 要求学生：理解液压动力元件的数学模型及其性能参数对液压伺服系统控制性能的影响，并 能够应用负载最佳匹配原则进行动力元件及负载的设计计算和选用。 第四章机液伺服系统（支撑学习目标1（毕业要求12）、支撑学习目标2（毕业要求2.1）) 建立机液位置伺服系统的运动微分方程、传递函数，并对反馈控制系统的稳定性、系统的闭 环传递函数及频率响应、系统的瞬态时间响应特性、系统对负载干扰的响应、系统稳态误差进行 分析：建立机液速度同服系统的数学模型，并对稳定性及动态响应指标进行分析计算：建立机液 力伺服系统的数学模型，并进行分析：介绍机同服系统的常见校正方法（包括超前校正、滞后校 正、微分反馈校正、动压反馈校正等)的校正原理及特点。 要求学生：理解机液位置伺服系统、机液速度伺服系统的建模、动态分析方法，能够对机液 何服系统进行稳定性、动态响应指标进行分析计算。理解机液伺服系统的常见校正方法的原理及 特点： 第五章电-机转换器件（支排学习目标1（毕业要求12）、支排学习目标2（毕业要求2.1）) 介绍电一机转换元件的基本结构与基本工作原理：建立了动圈式力马达的数学模型，并对其 工作性能及应用进行分析：建立和分析了动铁式力矩马达的数学模型、工作原理： 要求学生：理解电一机转换元件的基本结构及工作原理、工作特点： 第六章电液伺服阀及电液伺服系统（支排学习目标1（毕业要求12）、支排学习目标2（华 业要求2.1)，支撑学习目标3（单业要求4.1）) 分析电液伺服阀的结构形式、各种典型结构和基本工作原理：以力反馈二级电液伺服阀为例 建立伺服阀的数学模型；介绍电液伺服阀的主要性能指标、实验特性及选择应用：以振动台为例 建立电液位置伺服系统的熟悉模型，并对系统稳定性、频率响应等进行分析：为提高系统的性能， 介绍了速度和加速度反馈校正的基本原理及方法：建立和分析电液速度伺服系统的数学模型，讨 3
第二章 液压放大元件（支撑学习目标 1（毕业要求 1.2）、支撑学习目标 2（毕业要求 2.1 ）） 液压放大元件简介及分类、液压控制阀的压力流量方程推导、压力流量方程线性化处理、阀 系数的定义及物理意义、零开口四边滑阀特性分析、正开口四边滑阀特性分析、滑阀的功率输出 及效率分析。 要求学生：了解液压放大元件的分类方法，理解液压放大元件的压力流量方程的推导方法以 及方程中阀系数的物理意义，能够运用相关理论公式对滑阀的阀系数进行计算，能够对滑阀的功 率输出及效率进行分析计算。 第三章 液压动力元件（支撑学习目标 1（毕业要求 1.2），支撑学习目标 2（毕业要求 2.1 ）） 液压动力元件的分类、对阀控对称缸动力元件建立基本运动方程、传递函数、方块图，并根 据具体工况对传递函数进行简化；对阀控对称缸物理模型进行动态特性分析，分析速度放大系数、 液压固有频率、液压阻尼比等性能参数对系统动态特性的影响，分析阀控对称缸物理模型的动态、 静态刚度；建立阀控液压马达、泵控液压马达的数学模型，并进行动态特性分析；分析液压动力 元件的负载特性、输出特性，并介绍液压动力元件的负载最佳匹配原则。 要求学生：理解液压动力元件的数学模型及其性能参数对液压伺服系统控制性能的影响，并 能够应用负载最佳匹配原则进行动力元件及负载的设计计算和选用。 第四章 机液伺服系统（支撑学习目标 1（毕业要求 1.2）、支撑学习目标 2（毕业要求 2.1 ）） 建立机液位置伺服系统的运动微分方程、传递函数，并对反馈控制系统的稳定性、系统的闭 环传递函数及频率响应、系统的瞬态时间响应特性、系统对负载干扰的响应、系统稳态误差进行 分析；建立机液速度伺服系统的数学模型，并对稳定性及动态响应指标进行分析计算；建立机液 力伺服系统的数学模型，并进行分析；介绍机伺服系统的常见校正方法（包括超前校正、滞后校 正、微分反馈校正、动压反馈校正等）的校正原理及特点。 要求学生：理解机液位置伺服系统、机液速度伺服系统的建模、动态分析方法，能够对机液 伺服系统进行稳定性、动态响应指标进行分析计算。理解机液伺服系统的常见校正方法的原理及 特点； 第五章 电—机转换器件（支撑学习目标 1（毕业要求 1.2）、支撑学习目标 2（毕业要求 2.1 ）） 介绍电—机转换元件的基本结构与基本工作原理；建立了动圈式力马达的数学模型，并对其 工作性能及应用进行分析；建立和分析了动铁式力矩马达的数学模型、工作原理； 要求学生：理解电—机转换元件的基本结构及工作原理、工作特点； 第六章 电液伺服阀及电液伺服系统（支撑学习目标 1（毕业要求 1.2）、支撑学习目标 2（毕 业要求 2.1 ），支撑学习目标 3（毕业要求 4.1）） 分析电液伺服阀的结构形式、各种典型结构和基本工作原理；以力反馈二级电液伺服阀为例 建立伺服阀的数学模型；介绍电液伺服阀的主要性能指标、实验特性及选择应用；以振动台为例 建立电液位置伺服系统的熟悉模型，并对系统稳定性、频率响应等进行分析；为提高系统的性能， 介绍了速度和加速度反馈校正的基本原理及方法；建立和分析电液速度伺服系统的数学模型，讨 3
论速度控制系统的性能以及校正方法：分析讨论电液伺服系统的设计计算的主要步骤和设计方法： 运用Matlab仿真工具对液压伺服系统进行仿其 要求学生：理解电液伺服阀的结构及基本工作原理、理解电液伺服系统的分析、校正方法， 能够进行电液伺服系统的设计计算。 五、建议教学进度 章节名称 学时数 第一章绪论 2 第二章液压放大元件 4 第三章液压动力元件 8 第四章机液伺服系统 6 第五章电一机转换器件 j 第六章电液伺服阀及电液伺服系统 9 六、教学策略与方法 1.采用多媒体课件和传统教学相结合进行教学，阐述电液控制技术的基本原理，理论联系实 际。 2.通过案例分析，使学生能够认识到电液控制技术的特点、优势和不足，强调电液控制技术 的理论思维方法建立和运用。 3.理论联系实际，使学生能够得到有关电液控制工程知识的培养和锻炼。 七、考核方式 平时考核：随堂测试、课后作业、考勒、小论文 期末考试：半开卷笔试 八、成绩评定方法 笔试成绩50%，平时成绩50%（含小论文、作业、出勤、随堂测试、仿真实验报告等） 课程总成绩由平时考核成绩、期末考试成绩组成，其中平时考核成绩占50%，期末考试成绩 占50%. 平时考核成绩包括： 1.随堂测试共3次，占总成绩的10% 2.课后作业共2次，占总成绩的10% 3.考勤共4次，占总成绩的10% 4.小论文(ppt展示)，占总成绩的10% 5.仿真实验，占总成绩的10% 九、教学参考书与其他相关教学资源（如网上教学资源等）
论速度控制系统的性能以及校正方法；分析讨论电液伺服系统的设计计算的主要步骤和设计方法； 运用 Matlab 仿真工具对液压伺服系统进行仿真 要求学生：理解电液伺服阀的结构及基本工作原理、理解电液伺服系统的分析、校正方法， 能够进行电液伺服系统的设计计算。 五、 建议教学进度 章节名称 学时数 第一章 绪论 2 第二章 液压放大元件 4 第三章 液压动力元件 8 第四章 机液伺服系统 6 第五章 电—机转换器件 3 第六章 电液伺服阀及电液伺服系统 9 六、 教学策略与方法 1. 采用多媒体课件和传统教学相结合进行教学，阐述电液控制技术的基本原理，理论联系实 际。 2. 通过案例分析，使学生能够认识到电液控制技术的特点、优势和不足，强调电液控制技术 的理论思维方法建立和运用。 3. 理论联系实际，使学生能够得到有关电液控制工程知识的培养和锻炼。 七、 考核方式 平时考核：随堂测试、课后作业、考勤、小论文 期末考试：半开卷笔试 八、 成绩评定方法 笔试成绩 50%，平时成绩 50%（含小论文、作业、出勤、随堂测试、仿真实验报告等） 课程总成绩由平时考核成绩、期末考试成绩组成，其中平时考核成绩占 50%，期末考试成绩 占 50%。 平时考核成绩包括： 1. 随堂测试共 3 次，占总成绩的 10% 2. 课后作业共 2 次，占总成绩的 10% 3. 考勤共 4 次，占总成绩的 10% 4．小论文（ppt 展示），占总成绩的 10% 5．仿真实验，占总成绩的 10% 九、 教学参考书与其他相关教学资源（如网上教学资源等） 4
山《机电工程》骆函秀，浙江大学出版社 2]《电液伺服阀技术》田源道，航空工业出版社 3]Hydraulic Control Systems)Herbert E.Merritt,John WileySons.Ine
[1]《机电工程》骆函秀，浙江大学出版社 [2]《电液伺服阀技术》田源道，航空工业出版社 [3]《Hydraulic Control Systems》Herbert E. Merritt, John Wiley & Sons. Inc 5