现代液压机械设备的液压控制系统呈现日益复杂的趋势，然而一个复杂的液压控制系统仍然是由一些液压基本功能回路所组成的。液压回路的功能和性能取决于所采用的各类液压元件的安排或组合方式。一个个液压基本回路中，若含有液压伺服控制元件，则称为液压伺服控制基本回路：若含有液压比例控制元件，则称为液压比例控制基本回路。
5.1 电液比例压力控制回路
5.1.1 电液比例压力控制回路
与传统压力控制方式相比，电液比例压力控制可以实现无极压力控制，换言之，几乎可以实现任意的压力-事件（行程）曲线，并且可使压力扣工资过程平稳迅速。电液比例压力控制在提高系统技术性能的同时，可以大大简化系统油路结构。其缺陷是电气控制技术较为复杂，成本较高。
1. 比例调压回路
采用电液比例溢流阀可以构成比例调压回路，通过改变比例溢流的输入电信号，在额定值内任意设定系统压力（无极调压）。
2. 比例调压回路
采用电液比例减压阀可以实现构成比例减压回路，通过改变比例减压阀的输入电信号，在额定值内任意降低系统压力。
5.1.2 电液比例调速回路
通过改变执行器的进/出流量或改变液压泵及执行器的排量即可实现液压执行器的速度控制。根据这一原理，电液比例速度调节有比例节流调速、比例容积调速和比例容积节流调速三类。
1、比例节流调速回路
比例节流调速回路采用定量泵供油，利用电液比例流量阀（节流阀或调速阀）或比例方向阀等作为节流控制元件，通过改变节流口的开度，实现改变进/出执行器的流量来调速，并且可以很方便地按照生产工艺及设备负载特性的要求，实现一定的速度控制规律。与传统手调阀的速度控制相比，既可以大大简化控制回路及系统，又能改善控制性能，而且安装、使用和维护都比较方便。
电液比例节流阀的就留调速回路：其结构与功能的特点与传统节流阀的调速回路大体相同。所不同的是，电液比例调速可以实现开环或闭环控制，可以根据负债的速度特性要求，以更高精度实现执行器各种复杂的速度控制。
2、比例容积调速回路
比例容积调速采用比例排量调节变量泵与定量执行器或定量泵与比例排量调节液压电机等组合方式来实现，通过改变液压泵或液压电机的排量进行调速，具有效率高的优势，但其控制精度不如节流调速。比例容积调速适用于大功率液压系统。
比例排量泵调速时，供油压力与负载压力相适应，即工作压力随负载而变化。泵和系统的泄漏量的变化会对调速精度产生影响，但是，可以在负载变化时，通过改变输入控制信号的大小来补偿。例如，当负载由大变小时，速度将会增加。这时可使电液比例阀的控制电流相应减小，输出流量因而减小。这样使因负载变化而引起的速度变化得到补偿。比例排量泵的调速回路由于没有节流损失，故效率较高，适宜大功率和频繁改变速度的场合采用。
3、比例容积节流调速回路
比例容积节流调速回路由于有内部的负载压力补偿，泵的输出流量与负载无关，是一种稳流量泵，具有很高的稳流精度。应用本泵可以方便地用电信号控制系统各工况所需流量，并同时做到汞的压力与负载压力相适应，故称为负载传感控制。
5.1.3 比例方向速度控制回路
采用兼有方向控制和流量比例控制功能的电液比例方向阀或电液伺服比例方向阀（高性能电液比例方向阀），可以实现液压系统的换向及速度的比例控制。使用比例方向阀的回路，可省去调速元件；能迅速准确地实现工作循环，避免压力尖峰及满足切换性能的要求，延长元件与机器的寿命。
采用比例方向阀构成液压回路时，应注意以下问题：
①二位四通和三位四通是比例方向阀两种常见的结构，而且比例方向阀是进、出口同时节流控制。
②比例方向阀的两条通道的开度(开口面积)从零到最大变化，这仅取决于控制电流。
③为了适应两腔面积不同的非对称液压缸的要求，比例方向阀的开度比可能是1:1(对称阀芯)，也可能是2:1(非对称阀芯)；通常，对称执行器（包括液压电机与两腔面积相等及两腔面积比接近1:1的液压缸)与对称阀芯配用，非对称行(包括两腔面积比为2:1或接近2:1的单杆液压缸)与非对称阀阀芯配用。
④三位四通换向阀的中位机能也有多种形式，它们对回路的性能有重要影响。
1、对称执行器的比例方向速度控制回路
对称执行器可由对称开口的中闭型(0型机能)、加压型(P型机能)及泄放(Y型机能)的比例方向阀进行控制，下面只介绍前两种机能。
封闭型(0型机能)比例方向阀换向回路的特点是阀处于中位时，执行器的进出油口全部封闭，执行器被锁定。但当惯性负载较大阀芯转换较快时会产生某一腔的压力过分升高，或另一腔的压力过分降低，出现抽空或空穴，从而导致运动不稳定等不良现象。因此使用这种回路时应注意运动减速时的高压保护，以及防止空穴产生的措施。使比例阀芯缓慢地返回中位可以避免出现空穴，并可消除惯性有关的压力峰值。但控制电气的误动作或停电都会使阀芯迅速返回中位，因此仅依靠阀芯的返回特性是不可靠的。
加压型(P型机能)比例方向阀的换向调速回路如图5-7所示。P型比例方向阀1在中位时，A、B油口与P油口几乎是关闭的。只允许小流量通过，并对两腔加压。而T油口完全关闭。这种回路的优点是中位时能提供小量的油流，补偿执行器的泄漏。可减少空穴出现对机器的损坏。对双杆液压缸及液压电机，这一小流量足以补偿泄漏，并可小惯性下防止真空出现。对大惯量系统，为防止出现空穴，可在执行器两端跨接两个限压溢流阀2和3。但应当指出，这种跨接式溢流阀只适用于对称执行器。对差动液压缸，由于产生的流量与需要补充的流量不相等，当液压缸外伸行程时，有杆腔的流量可能会经跨接溢流阀向无杆腔泄油，但却不足以防止真空或空穴出现。同样地，当缩回行程时，小腔不足以收容大腔来的油液，因而也不能提供足够的压力保护。因此跨接式溢流阀用于压力保护时，只推荐用于对称执行器，P型阀几乎不能用于差动缸。而且，当阀处于中位时，还有可能使液压缸产生缓慢的移动。此外，当选用的液压电机的泄漏不是直接外排，而是从内部排向低压腔时，就应注意。因P型阀中位时是两边加压，此压力有可能导致液压电机的密封损坏。
2、非对称执行器的比例方向速度控制回路
面积比为2:1或接近2:1的单出杆液压缸为非对称执行器。
Y型阀处在中位(自然位置)时，供油口P封闭，而两工作油口A、B通过节流小孔与油箱相连。因此，阀处在中位时，不会在两腔建立起高压。通常普通的Y型方向阀在中位时其控制的液压缸是可以浮动的。但对Y型比例1-电液比例方向阀(Y型)；2-单向阀；方向阀却无此功能。因为它处中位时，连通两3-单向阀；4-溢流阀；5-溢流阀；6-液压缸工作腔的开口很小，不足以通过较大的流量。图58非对称缸的换向及压力保护回路同样它也不能从油箱吸油，以防止空穴产生，为了防止真空状态出现和惯性引起的压力峰值，需加上适当的元件，例如图中两个开启压力很低的单向阀2、3用于真空时补油，两个溢流阀4、5将工作腔与油箱相连，用于压力保护。如前所述，差动缸是不宜采用溢流阀跨接在主油路的方式来泄压的，所以为了更有效地保护系统，设计时应考虑单向阀的开启压力尽量低些，补油管的尺寸大小、补油点连接的地方以及补油的压头等问题。
3、比例差动控制回路
下面研究的差动控制回路中使用的差动缸面积比是2:1，比例阀两条主油路的开口面积比也是2:1。传统的差动回路只有一种差动速度，而比例差动回路可以对差动速度进行无级调节。有几种方法可以实现差动控制。使用的比例阀芯的型式通常是Y型和YX3型。由于比例阀的阀芯是连续工作位置的，故很容易制造成专门适合差动控制的阀芯，使差动回路获得简化。
利用Y型阀芯实现的典型差动回路。电磁铁1YA通电是对液压缸差动向前控制，电磁铁2YA通电是返回。可以看出，在两个方向上速度连续可调。差动速度的调节是控制从P到A的开口面积变化来实现的。
由于在B管处装入单向阀3，使阀芯中位时不具Y型阀4的特点。为此，可以把一个节流小孔4与单向阀3并联。也可以利用专门用实现差动回路YX3型阀芯来实用差动，显然这种差动回路要想获得最大推力，可在有杆腔出口处加上个二位三通电磁阀，改变该处的油路通油箱。也可以采用特殊的阀芯来实现。
通过加工阀芯容易获得这种阀。此回路可以对外伸运动实现4-节流小孔；5-液压缸连续调速，其最大速度由差动回路确定，因而加大了调速范图5-9Y型阀差动回路围。差动连接平滑地过渡到最大推力连接，使回路结构大为简化。回路的外伸工作过程是，当无输入控制信号阀位2是自然中位，液压缸活塞动。当从放大器来的控制信号处在较低水平时，阀的工作位置逐渐过渡到3的位置这是全力工作模式；液压缸提供最大的加速力使活塞尽快加速；当达到全流速度后如果继续增大控制电流，则阀位由3过渡到4，达时是差动工作模式。即B到T的油被关闭使油液通过单向阀与P会合，形成最高流量，活塞此时速度为最大，并且与信号成比例可调。在行程末端，控制信号回复到较低水平，活塞又工作在全力模式，完成需要的工作循环。
5.1.4 比例方向阀节流压力补偿回路
1、比例方向阀的进口节流压力补偿回路
电液比例方向阀的控制油口本质上只是一个可变节流口。为了提高其控制流量的精度，必须在控制孔口面积的同时受负我变化或供油压力的变化影响，即对前后压力差的变化加以限制，从而使控制速度不压力进行补偿。众所周知，负载压维持节流口前后压差不变，亦即需要对于负载压力补偿的原理是用节流阀的出口压力作为参考压力，采用定差减压阀或定差溢流阀来调节节流口的进口压力，使它与维持在一个恒定的差值上(与普通的调速阀中的压力补偿一样)。但把这种原理用于四通比例方向阀时，必须作某些特殊的考虑。
(1)进口节流压力补偿阀式回路
这种回路多采用进口节流压力补偿阀这种专用于对比例方向阀的节流口进行压力补偿的元件。进口节流压力补偿阀有叠加式与插装式两种，而叠加式中又有单向压力补偿和双向压力补偿两类。
(2)对称执行器进口压力补偿回路
对称执行器(液压缸)的一种进口压力补偿回路，由于它存在着梭阀3能否正确选择反馈信号的问题，故应慎用这种回路。这种回路的应用场合也很有限，主要适用于速度变化缓慢、运动部件惯性质量不大、以摩擦负载为主的场合，并且要求电气减速信号不能太快。理由如下：因为对称执行器两腔面积相等，在加速段和匀速段时间内，p恒大于P°在减速段内，设系统有足够的摩擦力供减速之用，或者制动力是纯摩擦力，所以可以等p组不会大于PA。只有在这样的情况下，梭阀3的功能才能正常发挥，使反馈的压力是真正的负载压力。如果是以惯性负载为主的场合，就应采用适当的措施，来保证反馈压力是真正的负载压力。常用的方法是采用差动缸的压力补偿方法或改用出口节流压力补偿。
(3)差动缸的双向压力补偿回路
用电磁换向阀选择反馈压力的进口压力补偿回路，二位四通电磁阀3用来代替梭阀选择反馈压力信号。这样可避免不正确的压力反馈。当液压缸外伸时，保持电磁铁IYA不通电，减压阀弹簧腔感受到的压力只能是A腔的压力。而液压缸缩回时,1YA和3YA同时通电，这时的反馈压力是B腔的压力。这样就不论A腔或B腔的压力如何变化，均能获得正确的负载压力反馈，从而得到正确的进口节流压力补偿这种回路的制动力主要靠摩擦力和比例方向阀的节流产生，当负载为大惯性质量时，容易出现压力峰值或空穴。
一种典型的双向压力补偿阀的进口节流压力补偿回路，为了使梭阀4只感应正确的负载压力并且防止减速制动时出现高压，在A、B油管上分别装有单向阀1和负载相关背压阀2；不论比例方向阀4处在左位或右位，梭阀都能选择供油侧的压力作为反馈信号。梭阀的另一侧通过比例方向阀不使用的通道连通油箱。由于油路中两个单向阀的作用，使旁路连接的负载相关背压阀提供提供防止由负载引起的压力尖峰、提供重力平衡和制动力三个作用。事实上，由于背压阀的旁路作用，使液压缸6的回油经背压阀回油箱。比例方向阀只起到进口节流的作用。在这个回路中，负载相关背压阀也充当平衡阀，其设定压力按最高工作压力调整。
减压阀的先导控制腔与梭阀连接。工作时减压阀的先导控制腔只感受供油压力，即负载压力。由此负载压力结合弹簧力决定比例阀的进口压力。因此采用普通减压阀的优点是可以通过设定减压阀的先导阀来调节通过比例阀的压差。这样，在给定的比例阀输入下，可以获得准确的流量或执行器速度的控制。
它可以保证双向进囗压力补偿能在各种情况下正确选择反馈压力，并能在减速制动过程中有效地防止气穴现象的产生。制动阀4的主要功能之一是具有可控单向截止阀功能，截止时无泄漏，在相反方向可自由流通；制动阀的另一主要功能是可根据执行器一侧的流量限制另一侧的流量。在减速制动过程中，比例方向阀的阀口向关闭方向运动，节流口减小，使输入无杆腔的流量减小，压力下降，导致制动阀左移产生制动作用。这样的制动作用由制动阀产生，而不是由比例阀产生，因而B管的压力不会过分升高，且由于制动阀的作用，使进入执行器的流量连续可控，可平稳地制动，并且防止了气穴产生。由于制动阀具有支撑作用，所以该回路还可以用于防止执行器及其拖动的机构因自重下滑或具有超越负载的场合。
2、比例方向阀的出口节流压力补偿控制回路
出口节流压力补偿可以采用减压阀或插装阀来设计，也可以采用专用的出口节流压力补偿器。尽管出口节流能承受一定的超越负载能力，但由于有杆腔的增压作用，故应用较少。如单向出口节流压力补偿回路，它由一个普通先导式减压阀与比例方向阀适当连接构成，减压阀的泄油腔与回油腔相连接。回路的特点是通过比例方向阀的压差可由减压阀来调整，从而可在较低的压差下获得准确的流量。如果需要在两个方向上进行精确调速，在油孔侧串入一只相同的减压阀即可。
这种回路的在有杆腔会产生高压，特别是在大直径活塞杆和超越负载的情况下更为严重。例如，一个供油压力仅 10MPa的系统，为了安全运行，液压缸的额定工作压力至少应为21MPa。因此，在使用这种回路前应认真计算可能出现的高压，并釆取适当的措施。否则液压缸的密封，甚至缸体都会因超压而造成损坏。
对于双向负载的工作系统，可以采用出口节流压力补偿器控制的液压回路，它具有无泄漏的重力平衡、当A管或B管与油箱连接时的平衡超越负载、当A管或B管经节流孔回油箱时的出口负载压力补偿三种功能，但由于后两种功能相矛盾，故只能同时获得两种功能，后两种功能取决于回路结构。
3、采用插装元件的压力补偿控制回路
众所周知，任何液压控制功能都可用插装阀来实现。当需要把压力补偿比例阀装在油路板上时，选择插装阀的压力补偿回路，该回路具有结构紧凑，易维修的特点。比例方向阀的压力补偿可以采用溢流元件或减压元件来实现。
(1)减压型流压力补偿回路
减压型进口压力补偿回路所示，它采用定差减压组件为补偿元件。因定差减压阀只有两条主油路，故有时被称作二通阀。通过更换不同刚度的弹簧来改变横跨比例阀口的恒定压差(压差常设为0.5-0.8MPa)。
在盖板处加上一个小型溢流阀，即可构成压差可调的二通型进口节流压力补偿回路。调节溢流阀的调压弹簧可改变横跨比例方向阀的压降，从而准确调节流量。其工作原理是由于溢流阀的泄油通道把排油口与弹簧腔相通，所以负载感应压力也作用在溢流阀的弹簧腔上。
(2)溢流型负载压力补偿回路
溢流型负载压力补偿回路采用一个定差溢流阀作为压力补偿元件。它由溢流插装单元组件和一适当的盖板单元构成。由于它有三个主油口，故又被称为三通型压力补偿器。元件顶部的偏置弹簧对阀芯的作用力相当于0.5MPa~0.8MPa的压力。这个压力确定了横跨比例阀节流口的恒定压差。
三通压力补偿器用于对比例阀节流口进行压力补偿的回路。只要比例阀进口处的压力p大于出口处的压力p与偏置弹簧力(0.5MPa~0.8MPa)之和定差溢流阀就开启。这样导致p下降，直至重新建立阀芯的受力平衡。可见，液压泵1的供油压力p跟随负载压力变化，P只比P高出一个与偏重弹簧力等价的压力，因此这是一种压力适应的供油系统，具有较好的节能效果。但不能对多个执行器同时供油压力补偿可以从P口到A口或P口到B口中获得。由于此种回路动力源是压力适应的，所以不必设置溢流阀来维持压力。但应对系统提供最大压力保护。
（3）双向压力补偿回路
正向、反向都具有负载压力补偿能力的回路，采用的补偿元件是二通型。使用该回路时应注意，若液压缸的面积比大约为2:1时，必须注意四通比例滑阀应该有2:1的节流面积比，这种回路与单向补偿回路的差别仅在于多设置了一个为了反向时让主油流通过的单向阀。其他元件的作用与前述相同。
另一种正向、反向都具有压力补偿的回路，但它的正向为差动连接。正向时，比例方向阀的电磁铁1YA受到激励，此时构成的是进口节流压力补偿。
未完待续！
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