液壓控制系統(tǒng)教學(xué)資料培訓(xùn)資料

1、第1章 緒論液壓伺服系統(tǒng)是一個(gè)控制能源輸出的裝置，在其中輸入量與輸出量之間自動(dòng)而連續(xù)地保持一定的符合一致的關(guān)系，并且用這兩個(gè)量之差來(lái)控制能源的輸出。 液壓伺服控制系統(tǒng)的組成輸入元件：也稱指令元件，它給出輸入信號(hào)(指令信號(hào))加于系統(tǒng)的輸入端，是機(jī)械的、電氣的、氣動(dòng)的等。如靠模、指令電位器或計(jì)算機(jī)等。反饋測(cè)量元件： 測(cè)量系統(tǒng)的輸出并轉(zhuǎn)換為反饋信號(hào)。這類元件也是多種形式的。各種傳感器常作為反饋測(cè)量元件。比較元件： 將反饋信號(hào)與輸入信號(hào)進(jìn)行比較，給出偏差信號(hào)。放大轉(zhuǎn)換元件： 將偏差信號(hào)故大、轉(zhuǎn)換成液壓信號(hào)(流量或壓力)。如伺服放大器、機(jī)液伺服閥、電液伺服閥、電液比例閥等。執(zhí)行元件： 產(chǎn)生調(diào)節(jié)動(dòng)作加于控

2、制對(duì)象上，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)任務(wù)。如液壓缸與液壓馬達(dá)等?？刂茖?duì)象： 被控制的機(jī)器設(shè)備或物體，即負(fù)載。其它：各種校正裝置，以及不包含在控制回路內(nèi)的液壓能源裝置。液壓伺服控制的分類 p4-5 液壓伺服控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn) p5-6第2章 液壓放大元件圓柱滑閥的結(jié)構(gòu)型式及分類 p9液壓放大元件能將輸入位移(機(jī)械量)轉(zhuǎn)換并放大為具有一定壓力的液體流量。 流量與壓力的乘積即功率，因此也可以說(shuō)液壓放大元件所輸出的就是具有一定功率的液壓信號(hào)。 液壓放大元件也是控制液體流量的大小及方向的控制元件，通常稱為(液壓)閥，如：滑閥、擋板閥等。機(jī)械功率fv 液壓功率pq小大零開(kāi)口四邊閥的壓力-流量特性方程 p15 零開(kāi)口四邊閥的閥

3、系數(shù) p16三通閥、四邊閥靜特性比較1、液壓放大元件的流量增益kq與半橋的節(jié)流邊有關(guān)：零開(kāi)口閥是正開(kāi)口閥的一半；帶固定節(jié)流孔時(shí)，kq是正開(kāi)口閥的一半。2、液壓放大元件的壓力流量系數(shù)kc與半橋、全橋有關(guān)：半橋正開(kāi)口三通閥是全橋正開(kāi)口四通閥的2倍；半橋零開(kāi)口三通閥是全橋零開(kāi)口四通閥2倍；帶2個(gè)固定節(jié)流孔的全橋與正開(kāi)口四通閥全橋相等；帶1個(gè)固定節(jié)流孔的半橋與正開(kāi)口三通閥半橋相等；3、零開(kāi)口的壓力流量系數(shù)遠(yuǎn)小于正開(kāi)口閥，零開(kāi)口的壓力增益遠(yuǎn)在于正開(kāi)口閥。零開(kāi)口的因“內(nèi)泄漏”引起的誤差將遠(yuǎn)小于正開(kāi)口閥。 滑閥的力特性 p22滑閥的輸出功率及效率 第3章 液壓動(dòng)力元件液壓動(dòng)力元件(或稱液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu))是由液壓

4、放大元件(液壓控制元件)和液壓執(zhí)行元件組成。有四種基本型式的液壓動(dòng)力元件：閥控液壓缸、閥控液壓馬達(dá)、泵控液壓缸、泵控液壓馬達(dá)?；痉匠?p40-43通過(guò)比較可以看出：三通閥控制液壓缸和四通閥控制液壓缸的傳遞函數(shù)形式是一樣的，液壓固有頻率和阻尼比不同，前者的液壓固有頻率是后者的 ，在不考慮bp的影響時(shí)，阻尼比也是后者的。所以，在其它參數(shù)相同時(shí)，四通閥控制液壓缸比三通閥控制液壓缸的動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的多第4章 機(jī)液伺服系統(tǒng)由機(jī)械反饋裝置和液壓動(dòng)力元件所組成的反饋控制系統(tǒng)稱為機(jī)械液壓伺服系統(tǒng)。機(jī)液伺服系統(tǒng)主要用來(lái)進(jìn)行位置控制，也可以用來(lái)控制其它物理量，如原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制等。由液壓放大元件和液壓執(zhí)行元件所組發(fā)

5、的液壓動(dòng)力元件，實(shí)際上就是一個(gè)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。如果將液壓執(zhí)行元件的輸出位移量與指令信號(hào)相比較后的誤差信號(hào)再控制液莊放大元件，就是閉環(huán)位置控制系統(tǒng)。也就是說(shuō)，在開(kāi)環(huán)控制的基礎(chǔ)上，通過(guò)負(fù)反饋裝置即比較元件+測(cè)量反饋元件就可以構(gòu)成閉環(huán)液壓控制系統(tǒng)。如果比較反饋元件由機(jī)械元件充當(dāng)，則稱為“機(jī)液伺服系統(tǒng)”，以區(qū)別于電反饋系統(tǒng)。提高綜合諧振頻率和綜合阻尼比的方法1.提高綜合諧振頻率的途徑(1)提高結(jié)構(gòu)諧振頻率s(2)增大執(zhí)行元件到負(fù)載的傳動(dòng)比2.提高綜合阻尼比的途徑(1)綜合阻尼比主要由閥提供，可采用增大kce的辦法提高n(2)在液壓缸兩缸之間連接一個(gè)機(jī)-液瞬態(tài)壓力反饋網(wǎng)絡(luò)，或采用壓力反饋或動(dòng)壓伺服閥比較元

6、件要求：1） 與指令元件相連；2）與被控對(duì)象相連；3）與放大元件相連。機(jī)液伺服系統(tǒng)工作可靠。但是，如果設(shè)計(jì)時(shí)各參數(shù)選擇不好，裝配時(shí)就不易調(diào)整。另外，機(jī)械元件有慣性，時(shí)間常數(shù)較大；機(jī)械運(yùn)動(dòng)件間總有間隙、摩擦，工作久了總有磨損，這些都會(huì)降低系統(tǒng)的精度。穩(wěn)態(tài)誤差 ：穩(wěn)態(tài)誤差與放大元件的輸出流量有關(guān)，與放大元件在穩(wěn)態(tài)時(shí)的輸入量 xv 成正比。1）負(fù)載誤差與負(fù)載fl成正比,與壓力增益kp成反比(與總壓力流量系數(shù)kce成正比)；2）速度誤差與給定速度v成正比，與速度增益kv成反比。因此 ：1） 要想辦法提高壓力增益kp，減小閥的零位泄漏；2） 要想辦法在保證穩(wěn)定的前提下，提高速度增益kv。穩(wěn)定性 ：系統(tǒng)穩(wěn)

7、定性與開(kāi)環(huán)增益kv有關(guān)，與固有頻率h有關(guān)，與阻尼系數(shù)h有關(guān)。1）油缸的等效容積越小，液壓彈簧剛度越大，固有頻率h越高，穩(wěn)定性越好；2）開(kāi)環(huán)增益kv越小，總壓力流量系數(shù)kce越小，穩(wěn)定性越好；但 這與控制精度相矛盾。因此 ：1） 采用零開(kāi)口閥以減小壓力流量系數(shù)kce，提高壓力增益kp，從而保證控制精度；2） 要想辦法減小油缸的等效容積，提高固有頻率h，保證穩(wěn)定性 。第5章 電液伺服閥電液控制閥：電液伺服閥、電液比例閥和電液數(shù)字閥接口：系統(tǒng)中電氣控制部分與液壓執(zhí)行部分間的接口放大元件：又是實(shí)現(xiàn)用小信號(hào)控制大功率的放大元件。分類：電液流量控制、電液壓力控制。特點(diǎn)：電液伺服閥控制精度高、響應(yīng)速度快，是

8、一種高性能的電液控制元件，在液壓伺服系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。一、電液伺服閥的組成電液伺服閥通常由電氣機(jī)械轉(zhuǎn)換器、液壓放大器、檢測(cè)反饋機(jī)構(gòu)(或平衡機(jī)構(gòu))三部分組成。二、電液伺服閥的分類按液壓放大級(jí)數(shù)分為：?jiǎn)渭?jí)伺服閥：此類閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，但由于力矩馬達(dá)或力馬達(dá)輸出力矩或力小、定位剛度低，使閥的輸出流量有限，對(duì)負(fù)裁動(dòng)態(tài)變化敏感，閥的穩(wěn)定性在很大程度上取決于負(fù)載動(dòng)態(tài)，容易產(chǎn)生不穩(wěn)定狀態(tài)。只適用于低壓、小流量和負(fù)載動(dòng)態(tài)變化不大的場(chǎng)合。兩級(jí)伺服閥：此類閥克服了單級(jí)伺服閥缺點(diǎn)，是最常用的型式。三級(jí)伺服閥：由一個(gè)兩級(jí)伺服閥作前置級(jí)控制第三級(jí)功率滑閥功率級(jí)滑閥閥芯位移通過(guò)電氣反饋形成閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)功率級(jí)滑

9、閥閥芯的定位。三級(jí)伺服閥通常只用在大流量的場(chǎng)合。按第一級(jí)閥的結(jié)構(gòu)形式分類：滑閥、單噴嘴擋板閥、雙噴嘴擋板閥 射流管閥和偏轉(zhuǎn)板射流閥。按反饋形式分類：可分為滑閥位置反饋、負(fù)載流量反饋和負(fù)載壓力反饋三種。按力矩馬達(dá)是否浸泡在油中分類：濕式：可使力矩馬達(dá)受到油液的冷卻，但油液中存在的鐵污物使力短馬達(dá)持性變壞；干式：則可使力矩馬達(dá)不受油液污染的影響，目前的伺服閥都采用干式的。電氣機(jī)械轉(zhuǎn)換器：利用電磁原理工作的。它由永久磁鐵或激磁線圈產(chǎn)生極化磁場(chǎng)。電氣控制信號(hào)通過(guò)控制線圈產(chǎn)生控制磁場(chǎng)，兩個(gè)磁場(chǎng)之間相互作用產(chǎn)生與控制信號(hào)成比例并能反應(yīng)控制信號(hào)極性的力或力矩，從而使其運(yùn)動(dòng)部分產(chǎn)生直線位移或角位移的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，

10、因而也稱為力矩馬達(dá)。一、力矩馬達(dá)的分類及要求分類： 1)根據(jù)可動(dòng)件運(yùn)動(dòng)：直線位移式和角位移式（力馬達(dá)、力矩馬達(dá)）。 2)按可動(dòng)件結(jié)構(gòu)：動(dòng)鐵式和動(dòng)圈式（可動(dòng)件是銜鐵、控制線圈）。 3)按極化磁場(chǎng)：非激磁式、固定電流激磁和永磁式三種。 要求： 作為閥的驅(qū)動(dòng)裝置，對(duì)它提出以下要求： 1)能夠產(chǎn)生足夠的輸出力和行程，要求體積小、重量輕。 2)動(dòng)態(tài)性能好、響應(yīng)速度快。 3)直線件好、死區(qū)小、靈敏度高和磁滯小。 4)在某些使用情況下，還要求它抗振、抗沖擊、不受環(huán)境溫度和壓力等影響。四、動(dòng)鐵式力矩馬達(dá)與動(dòng)圈式力矩馬達(dá)的比較p87第5章 電液伺服閥電液伺服閥的組成與分類p81-82力矩馬達(dá)p83動(dòng)鐵式力矩馬達(dá)

11、與動(dòng)圈式力矩馬達(dá)的比較p87第6章 電液伺服系統(tǒng)壓力反饋和動(dòng)壓反饋校正 采用壓力反饋和動(dòng)壓反饋校正的目的是提高系統(tǒng)的阻尼。負(fù)載壓力隨系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)而變化。當(dāng)系統(tǒng)振動(dòng)加劇時(shí)，負(fù)載壓力也增大。如果將負(fù)載壓力加以反饋，使輸入系統(tǒng)的流量減少，則系統(tǒng)的振動(dòng)將減弱。起到了增加系統(tǒng)阻尼的作用。可以來(lái)用壓力反饋伺服閥或功壓反饋伺服閥實(shí)現(xiàn)壓力反饋和動(dòng)壓反饋。也可以采用液壓機(jī)械網(wǎng)絡(luò)或電反饋實(shí)現(xiàn)壓力反饋或動(dòng)壓反饋 壓力反饋不改變開(kāi)環(huán)增益kv和液壓固有頻率h，但增加了阻尼比。壓力反饋校正是通過(guò)增加系統(tǒng)的總流量壓力系數(shù)來(lái)提高阻尼的，但降低了系統(tǒng)的靜剛度。 動(dòng)壓反饋校正可以提高系統(tǒng)的阻尼，而又不降低系統(tǒng)的靜剛度。將壓力傳感器的放大器換成微分放大器，就可以構(gòu)成動(dòng)壓反饋。泵控馬達(dá)速度控制系統(tǒng)p131電液力控制系統(tǒng) p134第7章 電液伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用帶鋼卷曲機(jī)跑偏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：機(jī)組的最大卷曲速度 v=5m/s;最大剛卷質(zhì)量 m1=15000kg;卷曲機(jī)移動(dòng)部分質(zhì)量 m2=2000