伺服閥是電液伺服控制系統(tǒng)中的核心部件，可以將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為調(diào)制的流量和壓力輸出，是連接電氣和液壓領(lǐng)域的中間橋梁，由于其動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，控制精度高，運(yùn)行平穩(wěn)，功率密度大等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空、航天、艦船、制造、機(jī)械等領(lǐng)域的伺服控制系統(tǒng)中。
智能控制
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于伺服閥的控制需求不僅僅局限于特定的靜動(dòng)態(tài)指標(biāo)，還對(duì)伺服閥的運(yùn)行狀態(tài)、控制策略提出了更高的要求。對(duì)于研發(fā)人員來(lái)講，最優(yōu)控制策略往往需結(jié)合實(shí)際工況在實(shí)驗(yàn)中得以驗(yàn)證，傳統(tǒng)的模擬控制方式在此驗(yàn)證過(guò)程中帶來(lái)巨大不便；對(duì)于用戶來(lái)講，伺服閥作為伺服控制系統(tǒng)中關(guān)鍵元件，其運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)至關(guān)重要，能夠?qū)崟r(shí)掌握伺服閥運(yùn)行狀態(tài)、故障判斷、健康管理、可視化將成為新的需求；及時(shí)掌握伺服閥故障運(yùn)行信息、遠(yuǎn)程調(diào)試與維修，對(duì)于技術(shù)人員排故和產(chǎn)品升級(jí)具有重要意義，大大減少排故時(shí)間，提高工作效率。
伴隨工業(yè)4.0的浪潮，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能液壓生態(tài)系統(tǒng)是我國(guó)未來(lái)液壓技術(shù)發(fā)展的新方向。數(shù)字化和智能化將成為新型電液伺服技術(shù)發(fā)展的總體趨勢(shì)。
1、伺服閥技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
電液伺服控制技術(shù)與電動(dòng)伺服控制原理類似，二者都是基于偏差值的閉環(huán)控制方式。目前電液伺服控制系統(tǒng)中控制策略的應(yīng)用仍以經(jīng)典控制理論中的PID控制及其超前滯后補(bǔ)償?shù)确绞綖橹?，而基于神?jīng)網(wǎng)絡(luò)、自適用控制等現(xiàn)代控制技術(shù)研究尚不成熟，對(duì)于器件的要求也比較高，投入成本較高。因此，電液伺服閥的研究方向主要集中在新材料的應(yīng)用、新結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新和加工工藝等方面。
對(duì)于伺服閥控制器的應(yīng)用，目前主要還是以傳統(tǒng)的模擬電路搭建為主。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，模擬控制引起的零漂和不穩(wěn)定性等弊端不斷暴露出來(lái)，伺服閥的數(shù)字化控制也成為新的研究方向。此外，隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的融合，數(shù)字化轉(zhuǎn)型也已成為企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
2、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
隨著射頻識(shí)別、傳感器、網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，通過(guò)信息傳感技術(shù)將終端設(shè)備的參數(shù)信息按約定的協(xié)議上傳至云端，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理和虛擬世界的信息傳輸、處理并進(jìn)行控制的智能服務(wù)系統(tǒng)。
物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)上可分為三個(gè)層面，分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，其基本框架如圖1所示。
圖1物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)基本框架
感知層在物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中屬于最底層，主要是各種各樣的傳感元件和通信設(shè)備構(gòu)成，常見(jiàn)的如溫濕度傳感器、振動(dòng)傳感器、PFID標(biāo)簽、攝像頭等。傳感器元件對(duì)物理設(shè)備各種信號(hào)的感知并采集，通過(guò)有線或無(wú)線傳輸至網(wǎng)關(guān)，由網(wǎng)關(guān)統(tǒng)一負(fù)責(zé)傳輸至網(wǎng)絡(luò)層等待下一步傳輸，或根據(jù)上層服務(wù)器傳輸?shù)拿顖?zhí)行相應(yīng)的終端控制。
網(wǎng)絡(luò)層主要由網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、云計(jì)算平臺(tái)、資源存儲(chǔ)與管理等組成，負(fù)責(zé)完成對(duì)感知層獲取信息的傳遞、處理和存儲(chǔ)等業(yè)務(wù)，并為上層應(yīng)用層提高應(yīng)用服務(wù)接口。
應(yīng)用層作為物聯(lián)網(wǎng)的最頂層，是物聯(lián)網(wǎng)為用戶提供數(shù)據(jù)可視化的人機(jī)交互層，負(fù)責(zé)物聯(lián)網(wǎng)的用戶（包括人、系統(tǒng)）的人機(jī)接口，針對(duì)不同行業(yè)、不同用戶的需要進(jìn)行對(duì)接，提供對(duì)應(yīng)的終端應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為新一代信息技術(shù)高度集成下的產(chǎn)物，是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，對(duì)促進(jìn)企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)揮重要作用。通過(guò)采集產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)、用戶習(xí)慣等信息，利用網(wǎng)絡(luò)媒介與云端穩(wěn)定互聯(lián)，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，助力產(chǎn)品優(yōu)化升級(jí)，提高產(chǎn)品實(shí)用滿意度，為企業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力。
3 、應(yīng)用前景
上世紀(jì)90年代，物聯(lián)網(wǎng)的概念被首次提出。2012年，美國(guó)通用提出了“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”的概念。次年，德國(guó)在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上正式提出了以信息數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡(luò)化、智慧化為核心的“工業(yè)4.0”布局，標(biāo)志著基于信息物理融合系統(tǒng)的第四次工業(yè)革命的到來(lái)。近年來(lái)，我國(guó)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的重視與扶持政策也不斷加碼。2010年，物聯(lián)網(wǎng)被首次寫入政府工作報(bào)告。2013年，我國(guó)首次引發(fā)《物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》。2015年，我國(guó)首次提出以制造產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化為核心的“中國(guó)智造2025”的概念，標(biāo)志著中國(guó)版的“工業(yè)4.0”規(guī)劃正式部署，傳統(tǒng)制造業(yè)將從自動(dòng)化向物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)融合的智能化方向轉(zhuǎn)變。2020年《關(guān)于深入推進(jìn)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)全滿發(fā)展的通知》的下發(fā)，更是表明中國(guó)將進(jìn)入“萬(wàn)物智聯(lián)”的新時(shí)代。
在工業(yè)4.0的背景下，實(shí)際生產(chǎn)中的液壓物理技術(shù)與虛擬的數(shù)字信息技術(shù)相互融合將成為必然趨勢(shì)，這不僅能夠發(fā)揮液壓領(lǐng)域的物理優(yōu)勢(shì)，并且能夠兼顧信息技術(shù)的實(shí)時(shí)性和智能性。
針對(duì)伺服閥當(dāng)前所存在的問(wèn)題，可從三個(gè)層面考慮：針對(duì)研發(fā)人員，伺服閥的最優(yōu)控制策略需結(jié)合實(shí)際工況和實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到，這就需要傳統(tǒng)伺服閥具備工況識(shí)別和智能調(diào)節(jié)的功能；針對(duì)用戶，健康管理是復(fù)雜電液伺服閥發(fā)展的技術(shù)瓶頸，這就需要傳統(tǒng)伺服閥具備故障判斷、自我診斷、應(yīng)急措施和故障預(yù)警等功能；針對(duì)企業(yè)，產(chǎn)品的維護(hù)和升級(jí)是不可缺少的服務(wù)，遠(yuǎn)程的維護(hù)維修與調(diào)試功能無(wú)論是在工作效率還是競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)方面都具有相當(dāng)大的幫助。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，將為伺服閥在上述三個(gè)層面所存在的問(wèn)題提出很好的解決思維和路徑，其技術(shù)框架如下圖2所示。
