比例系统是一种最简单的控制系统，P（比例）控制器的输入信号成比例地反应输出信号。它的作用是调整系统的开环增益，提高系统的稳态精度，降低系统的惰性，加快响应速度。比例控制系统根据有无反馈分为开环控制和闭环控制。

比例系统是一种最简单的控制系统，P（比例）控制器的输入信号成比例地反应输出信号。它的作用是调整系统的开环增益，提高系统的稳态精度，降低系统的惰性，加快响应速度。在系统校正设计中，很少单独使用比例控制规律，需要结合积分控制规律或比例控制规律一起使用。

流体传动的理论基础是由17世纪帕斯卡提出的帕斯卡定律为奠基石，之后获得了快速发展，特别是被20世纪第二次世界大战期间战争的激励，取得了很大进展，整体上经历了开关控制、伺服控制、比例控制3个阶段。比例控制技术是20世纪60年代末人们开发的一种可靠、价廉、控制精度和响应特性，均能满足工业控制系统实际需要的控制技术。当时，电液伺服技术己日趋完善，但电液伺服阀成本高、应用和维护条件苛刻，难以被工业界接受。希望有一种价廉、控制精度能满足需要的控制技术去替代，这种需求背景导致了比例技术的诞生和发展1967年瑞士某公司生产的KL，比例复合阀标志着比例控制技术在液压系统中应用的正式开始，主要是将比例型的电一机械转换器(比例电磁铁)应用于工业液压阀，到80年代，随着微电子技术和数学理论的发展，比例控制技术己达到比较完善的程度，主要表现在3个方面：首先是采用了压力、流量、位移、动压等反馈及电校正手段，提高了阀的稳态精度和动态响应品质，这些标志着比例控制设计原理己经完善；其次是比例技术与插装阀己经结合，诞生了比例插装技术；再是以比例控制泵为代表的比例容积元件的诞生。

比例环节也称为无惯性环节，对于液压缸或马达，忽略液压油的可压缩性和泄漏，液压缸的流量Q=VA。其中V为活塞速度，A为活塞面积。

其传递函数为：

式中K为比例环节放大系数或增益，表示输入量经过放大K倍后输出。

比例控制系统根据有无反馈分为开环控制和闭环控制。如比例阀控制液压缸或马达系统可以实现速度、位移、转速和转矩等的控制，其控制系统方框图如图1。

由于开环控制系统的精度比较低，只能应用在精度要求不高并且不存在内外干扰的场合，但开环控制系统一般不存在所谓稳定性问题。而闭环控制系统（即反馈控制系统）的优点是对内部和外部干扰不敏感，但反馈带来了系统的稳定性问题。只要系统稳定，闭环控制系统可以保持较高的精度。因此，目前普遍采用闭环控制系统，如图2。

电液比例阀是比例控制系统中的主要功率放大元件，按输入电信号指令连续地成比例地控制液压系统的压力、流量等参数。与伺服控制系统中的伺服阀相比，在某些方面还有一定的性能差距，但它显著的优点是抗污染能力强，大大地减少了由污染而造成的工作故障，提高了液压系统的工作稳定性和可靠性；另一方面比例阀的成本比伺服阀低，结构也简单，己在许多场合获得广泛应用。

比例阀按主要功能分类，分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀三大类，每一类又可以分为直接控制和先导控制两种结构形式，直接控制用在小流量小功率系统中，先导控制用在大流量大功率系统中。比例阀的输入单元是电一机械转换器，它将输入的电信号转换成机械量。转换器有伺服电机和步进电机、力马达和力矩马达、比例电磁铁等形式。但常用的比例阀大都采用了比例电磁铁，比例电磁铁根据电磁原理设计，能使其产生的机械量(力或力矩和位移)与输入电信号(电流)的大小成比例，再连续地控制液压阀阀芯的位置，进而实现连续地控制液压系统的压力、方向和流量。

比例阀有三大类：

（1）比例压力阀，有溢流阀、减压阀，分别有直动和先导两种结构;

（2）比例方向阀，有直动和先导两种结构，直动阀有带位移传感器和不带位移传感器两类;

（3）比例流量阀，有比例调速阀和比例溢流流量控制阀。

比例阀与放大器配套使用，放大器采用电流负反馈，设置斜坡信号发生器，控制升压、降压时间或运动加速度及减速度。断电时，能使阀芯处于安全位置。

（1）根据用途和被控对象选择比例阀的类型；

（2）正确了解比例阀的动、静态指标，主要有额定输出流量、起始电流、滞环、重复精度、额定压力损失、温飘、响应特性、频率特性等；

（3）根据执行器的工作精度要求选择比例阀的精度，内含反馈闭环阀的稳态性、动态品质好。如果比例阀的固有特性如滞环、非线性等无法使被控系统达到理想的效果时，可以使用软件程序改善系统的性能；

（4）如果选择带先导阀的比例阀，要注意先导阀对油液污染度的要求。一般应符合ISO 18/15标准，并在油路上加装过滤精度为10μm以下的进油过滤器；

（5）比例阀的通径应按执行器在最高速度时通过的流量来确定，通径选得过大，会使系统的分辨率降低；

（6）比例阀必须使用与之配套的放大器，阀与放大器的距离应尽可能地短。

具有比例-积分控制规律的控制器，称PI控制器，其输出信号 同时成比例地反应输入信号 及其积分，即：

式中， 为可调比例系数； 为可调积分时间常数。

在串联校正时，PI控制器相当于在系统中增加了一个位于原点的开环极点，同时也增加了一个位于s左半平面的开环零点。位于原点的极点可以提高系统的型别，以消除或减小系统的稳态误差，改善系统的稳态性能；而增加的负实零点则用来减小系统的阻尼程度，缓和PI控制器极点对系统稳定性及动态过程产生的不利影响。只要积分时间常数 足够大，PI控制器对系统稳定性的不利影响可大为减弱。在控制工程实践中，PI控制器主要用来改善控制系统的稳态性能。

具有比例——微分控制规律的控制器，称为PD控制器，其输出与输入的关系如下式所示：

式中， 为比例系数； 为微分时间常数。 与 都是可调的参数。

PD控制器中的微分控制规律，能反应输入信号的变化趋势，产生有效的早期修正信号，以增加系统的阻尼程度，从而改善系统的稳定性。在串联校正时，可使系统增加一个 的开环零点，使系统的相角裕度提高，因而有助于系统动态性能的改善。

具有比例-积分-微分控制规律的控制器，称PID控制器。这种组合具有三种基本规律各自的特点，其运动方程为：

与PI控制器相比，PID控制器除了同样具有提高系统的稳态性能的优点外，还多提供一个负实零点，从而在提高系统动态性能方面，具有更大的优越性。因此，在工业过程控制系统中，广泛使用PID控制器。PID控制器各部分参数的选择，在系统现场调试中最后确定。通常，应使I部分发生在系统频率特性的低频段，以提高系统的稳态性能；而使D部分发生在系统频率特性的中频段，以改善系统的动态性能。