《電液系統(tǒng)與建?！方虒W(xué)課件

《電液系統(tǒng)與建?！坊脽羝菊n件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！《電液系統(tǒng)與建?！坊脽羝菊n件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用第1節(jié)緒論一、液壓控制系統(tǒng)工作原理應(yīng)用及開展簡介二、液壓控制系統(tǒng)組成三、液壓控制系統(tǒng)分類四、液壓控制系統(tǒng)特點(diǎn)第1節(jié)緒論一、液壓控制系統(tǒng)工作原理應(yīng)用及開展簡介1.1液壓控系統(tǒng)的根本工作原理1.1.1液壓控制系統(tǒng)1.1液壓控系統(tǒng)的根本工作原理1.1.1液壓控制系統(tǒng)《電液系統(tǒng)與建模》教學(xué)課件《電液系統(tǒng)與建?！方虒W(xué)課件《電液系統(tǒng)與建模》教學(xué)課件《電液系統(tǒng)與建?！方虒W(xué)課件《電液系統(tǒng)與建模》教學(xué)課件〔4〕小結(jié)

液壓控制系統(tǒng)具有負(fù)反響回路，它是一個(gè)負(fù)反響控制系統(tǒng)。液壓控制系統(tǒng)的主要構(gòu)成包含有控制元件〔例如伺服閥、滑閥等〕，執(zhí)行元件〔例如液壓缸〕液壓動力機(jī)構(gòu)液壓動力機(jī)構(gòu)油液壓控制元件、執(zhí)行元件、負(fù)載三者構(gòu)成，稱為液壓動力機(jī)構(gòu)。液壓控制概念包含有液壓動力機(jī)構(gòu)的反響控制系統(tǒng)，稱為液壓控制系統(tǒng)?！?〕小結(jié)

1.2液壓控制系統(tǒng)的組成指令元件反響元件比較元件放大元件執(zhí)行元件被控對象校正裝置1.2液壓控制系統(tǒng)的組成指令元件《電液系統(tǒng)與建?！方虒W(xué)課件1.3液壓控制系統(tǒng)分類1、按偏差信號的產(chǎn)生與傳遞介質(zhì)可分為機(jī)械～液壓控制系統(tǒng)〔簡稱為機(jī)液控制系統(tǒng)〕電氣～液壓控制系統(tǒng)〔簡稱為電液控制系統(tǒng)〕氣動～液壓控制系統(tǒng)〔簡稱為氣液控制系統(tǒng)〕1.3液壓控制系統(tǒng)分類1、按偏差信號的產(chǎn)生與傳遞介質(zhì)可分為2、按液壓控制元件可分為閥控系統(tǒng)泵控系統(tǒng)2、按液壓控制元件可分為3、按被控物理量可分為位置控制系統(tǒng)速度控制系統(tǒng)力控制系統(tǒng)壓力控制系統(tǒng)其他物理量控制系統(tǒng)〔溫度、加速度等〕3、按被控物理量可分為4、按輸入信號不同可分為伺服控制系統(tǒng)：輸入信號不斷變化，輸出信號以一定準(zhǔn)確度跟隨輸入信號變化的控制系統(tǒng)。恒值控制系統(tǒng)：輸入信號為常值或隨時(shí)間緩慢變化，系統(tǒng)能抑制外界干擾的影響，以一定準(zhǔn)確度將輸出保持在希望的數(shù)值上的控制系統(tǒng)。4、按輸入信號不同可分為1.4液壓控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1.4.1優(yōu)點(diǎn)功率～重量比大，扭矩～慣量比大〔力～質(zhì)量〕液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)速度快，系統(tǒng)頻帶寬。因液壓固有頻率高?？垢蓴_能力強(qiáng)，液壓系統(tǒng)剛度大，在外界干擾影響下，其變化小。其他，潤滑性好，散熱性好。1.4.2缺點(diǎn)液壓元件要求加工精度高，造成制造本錢高。要求密封好，、否那么引起系統(tǒng)泄漏。液壓易受污染，要求過濾精度高。液壓能源的獲得與輸送不向電能那樣方便。1.4液壓控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1.4.1優(yōu)點(diǎn)第2節(jié)電液伺服閥

圖2.1電液伺服閥在系統(tǒng)中的位置1、作用：用于電液控制系統(tǒng)中（1）信號轉(zhuǎn)換：將電信號i變成液壓信號QL、PL。（2）功率放大：將小功率電信號放大為大功率液壓信號。（3）控制元件：伺服閥液壓量強(qiáng)度受輸入電信號控制，從而控制進(jìn)入液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的流量、壓力，推動負(fù)載運(yùn)動?！?.概述第2節(jié)電液伺服閥

圖2.1電液伺服閥在系統(tǒng)中的位置1、作用2、構(gòu)成：電液伺服閥由以下幾局部組成：〔1〕力矩馬達(dá)：將電流i轉(zhuǎn)換為力矩Td〔或Fd〕；〔2〕力矩位移轉(zhuǎn)換裝置：將力矩Fd轉(zhuǎn)換為擋板位移Xf；〔3〕中間級液壓放大器：推動滑閥閥芯〔功率級〕；〔4〕功率級液壓放大器：輸出QL、PL。2、構(gòu)成：電液伺服閥由以下幾局部組成：〔1〕力矩馬達(dá)：將電流圖2.2電液伺服閥根本構(gòu)造圖假設(shè)閥中有一個(gè)中間液壓放大器，為兩級閥假設(shè)閥中有兩個(gè)中間液壓放大器，為三級閥圖2.2電液伺服閥根本構(gòu)造圖假設(shè)閥中有一個(gè)中間液壓放大器，為電液伺服閥工作原理

力反響兩級伺服閥電液伺服閥工作原理

力反響兩級伺服閥力反響兩級伺服閥構(gòu)造原理圖〔b〕伺服閥原理圖。力反響兩級伺服閥構(gòu)造原理圖〔b〕伺服閥原理圖。1〕組成1〕力矩馬達(dá)：導(dǎo)磁體、永久磁鐵、控制線圈及銜鐵等〔2〕力矩位移轉(zhuǎn)換裝置：彈簧管，擋板〔3〕中間液壓放大器：固定節(jié)流孔、噴嘴、擋板組成的雙噴嘴擋板閥，其負(fù)載是功率級滑閥?！?〕功率液壓放大器：閥芯及閥套組成的零開口四通滑閥?！?〕銜鐵，擋板，反響桿組件：銜鐵，擋板，彈簧管，反響桿等組成。將力矩馬達(dá)，中間級及功率放大級聯(lián)系在一起，形成滑閥位置負(fù)反響?！?〕附件、油管等1〕組成1〕力矩馬達(dá)：導(dǎo)磁體、永久磁鐵、控制線圈及銜鐵等2)力反響兩級伺服閥工作過程2)力反響兩級伺服閥工作過程2〕兩個(gè)控制線圈用法2〕兩個(gè)控制線圈用法2、兩級滑閥式伺服閥2、兩級滑閥式伺服閥電液伺服閥分類伺服閥分類方法很多，按伺服閥中含液壓放大器個(gè)數(shù)分類如下：1、單極伺服閥2、兩級伺服閥1〕滑閥位置反響力反響式直接位置反響式平衡彈簧式機(jī)械位置反響式電氣位置反響式2〕負(fù)載流量反響3〕負(fù)載壓力反響4〕動壓反響3、三級伺服閥電液伺服閥分類伺服閥分類方法很多，按伺服閥中含液壓放大器個(gè)圖2.3力反響兩級伺服閥圖2.3力反響兩級伺服閥圖動鐵式單級伺服閥圖動鐵式單級伺服閥圖動圈式單級伺服閥圖動圈式單級伺服閥圖力反響兩級伺服閥圖力反響兩級伺服閥圖直接反響兩級伺服閥圖直接反響兩級伺服閥圖彈簧對中式兩級伺服閥

圖彈簧對中式兩級伺服閥圖機(jī)械反響兩級伺服閥圖機(jī)械反響兩級伺服閥§2電液伺服閥傳遞函數(shù)由兩種閥傳遞函數(shù)式可知，根本形式一樣，僅參數(shù)具體表達(dá)式不同。即不是一階環(huán)節(jié)也不是二階環(huán)節(jié)，是三階動態(tài)函數(shù)。工程上根據(jù)系統(tǒng)工作頻寬及伺服閥頻寬可將其近似為如下三種：A)Ksv比例環(huán)節(jié)B）慣性環(huán)節(jié)C）振蕩環(huán)節(jié)§2電液伺服閥傳遞函數(shù)由兩種閥傳遞函數(shù)式可知，根本形式一4〕電液伺服閥靜態(tài)方程Ql=Ki

Qon=KiR

額定負(fù)載流量

式中：iR------額定電流

----閥壓降額定空載流量Qln=KiR4〕電液伺服閥靜態(tài)方程Ql=KiQon=§3伺服閥選擇方法及使用本卷須知伺服閥選擇方法根據(jù)執(zhí)行元件所需最大負(fù)載流量Qlm與最大負(fù)載壓力Plm計(jì)算伺服閥的閥壓降，再根據(jù)已知參數(shù)Qlm和PV，折算為伺服閥樣本對應(yīng)參數(shù)Qls及Pvs，按樣本給出的閥壓降Pvs和額定負(fù)載流量Qls確定伺服閥型號及規(guī)格。1、根據(jù)伺服閥盡可能工作在線形區(qū)，一般選擇油壓力為Ps=3Plm/2Ps不能超過額定壓力2、計(jì)算閥壓降PV=Ps-Plm3、根據(jù)樣本給出的閥壓降PVs及參數(shù)Qlm、PV求伺服閥流量：Qls=Qlm4、選伺服閥電流icm

5、根據(jù)已知參數(shù)icm、PVs、Qls選擇閥型號及參數(shù)§3伺服閥選擇方法及使用本卷須知伺服閥選擇方法根據(jù)執(zhí)行元件第3節(jié)液壓動力機(jī)構(gòu)液壓動力機(jī)構(gòu)由液壓控制元件、液壓執(zhí)行元件和負(fù)載構(gòu)成，液壓控制元件可以是液壓控制閥、也可以是變量泵，執(zhí)行機(jī)構(gòu)有液壓伺服缸，液壓伺服馬達(dá)。動力機(jī)構(gòu)控制方式有兩種，即1、泵控，又稱為容積控制，它是通過改變泵的排量來控制輸入執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流量，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動速度。在泵控系統(tǒng)中，系統(tǒng)壓力取決于負(fù)載。2、閥控，又成為節(jié)流控制，它是用伺服閥控制輸入執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流量，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動速度。在閥控系統(tǒng)中，液壓源通常是恒壓源。第3節(jié)液壓動力機(jī)構(gòu)液壓動力機(jī)構(gòu)由液壓控制元件、液壓執(zhí)行元件3.1閥控液壓缸

圖3.1四通閥控液壓缸3.1閥控液壓缸

圖3.1四通閥控液壓缸3.1.1閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)根本方程1、滑閥流量方程2、液壓缸連續(xù)性方程3、動力機(jī)構(gòu)力平衡方程3.1.1閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)根本方程1、滑閥流量方程3.1.2閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)方塊圖、傳遞函數(shù)及狀態(tài)方程1、動力機(jī)構(gòu)方塊圖2、閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)的傳遞函數(shù)

3、閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)的狀態(tài)方程

⑴由動力機(jī)構(gòu)傳遞函數(shù)列寫狀態(tài)方程(2)由動力機(jī)構(gòu)方塊圖直接列寫狀態(tài)方程3.1.2閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)方塊圖、傳遞函數(shù)及狀態(tài)方程1、閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)的傳遞函數(shù)3.73.83.9閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)的傳遞函數(shù)3.73.83.9圖3.2閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)方塊圖圖3.2閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)方塊圖圖3.3動力機(jī)構(gòu)方塊圖直接

列寫狀態(tài)方程

圖3.3動力機(jī)構(gòu)方塊圖直接

列寫狀態(tài)方程2、動力機(jī)構(gòu)傳遞函數(shù)簡化形式1〕振動臺、火炮、雷達(dá)天線因?yàn)樵诘皖l區(qū)可把閥控液壓缸看成是一個(gè)阻尼系數(shù)為的粘性阻尼器，表征閥控液壓缸作為阻尼缸工作時(shí)的特性，并等于穩(wěn)態(tài)速度剛度2、動力機(jī)構(gòu)傳遞函數(shù)簡化形式因?yàn)樵诘皖l區(qū)可把閥控液壓缸看成是2〕電液疲勞試驗(yàn)機(jī)、軋機(jī)液壓壓下系統(tǒng)因?yàn)橐部梢詫懗闪硪环N形式液壓彈簧剛度與液壓阻尼之比負(fù)載剛度與阻尼系數(shù)之比液壓彈簧剛度和負(fù)載彈簧串聯(lián)耦合時(shí)的剛度與阻尼系數(shù)之比3.152〕電液疲勞試驗(yàn)機(jī)、軋機(jī)液壓壓下系統(tǒng)因?yàn)橐部梢詫懗闪硪环N形式閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)的頻率特性分析

負(fù)載剛度為零〔k=0〕時(shí)的頻率特性閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)的頻率特性分析

負(fù)載剛度為零〔k=0〕時(shí)的《電液系統(tǒng)與建?！方虒W(xué)課件負(fù)載剛度為不為零〔〕時(shí)的頻率特性負(fù)載剛度為不為零〔〕時(shí)的頻率特性《電液系統(tǒng)與建?！方虒W(xué)課件閥控液壓缸的動態(tài)特性傳遞函數(shù)Y∕F表示外加擾動力的變化對輸出位移的影響，稱為閥控液壓缸的動態(tài)柔度特性。式中負(fù)號表示外擾動增加將引起液壓缸速度降低。F/Y的倒數(shù)，稱為動態(tài)剛度，動態(tài)剛度表示一個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力，動態(tài)剛度越大，其抗干擾能力越強(qiáng)。動態(tài)剛度的傳遞函數(shù)為：=4

當(dāng)K=0，時(shí)，則=，一般〈。

閥控液壓缸的動態(tài)特性傳遞函數(shù)Y∕F表示外加擾動力的變化對圖3.7傳遞函數(shù)F/Y雙對數(shù)圖-40-20020406080Magnitude(dB)10-1100101102103180225270315360405Phase(deg)BodeDiagramFrequency(rad/sec)圖3.7傳遞函數(shù)F/Y雙對數(shù)圖-40-2002040608圖5.2系統(tǒng)組成原理第4節(jié)電液位置伺服系統(tǒng)

4.1系統(tǒng)的組成與方塊圖圖5.2系統(tǒng)組成原理第4節(jié)電液位置伺服系統(tǒng)4.1系圖4.3系統(tǒng)職能方塊圖圖4.3系統(tǒng)職能方塊圖4.1.2系統(tǒng)傳遞函數(shù)方塊圖液壓缸及負(fù)載伺服閥伺服放大器——————電流負(fù)反饋位移傳感器加法器4.1.2系統(tǒng)傳遞函數(shù)方塊圖液壓缸及負(fù)載伺服閥伺服放大圖5.4系統(tǒng)方塊圖4.1.2系統(tǒng)傳遞函數(shù)方塊圖圖5.4系統(tǒng)方塊圖4.1.2系統(tǒng)傳遞函數(shù)方塊圖圖4.5系統(tǒng)簡化方塊圖假設(shè)：1．響應(yīng)伺服閥2．采用耐高壓晶體管輸出電流負(fù)反饋伺服放大器1）按第二章動力機(jī)構(gòu)參數(shù)選擇方法。A、Ksv、Kce、Vt、、、均為已知。2）Kf、Ka根據(jù)系統(tǒng)性能要求定圖4.5系統(tǒng)簡化方塊圖假設(shè)：1．響應(yīng)伺服閥2．采用耐高壓4.2系統(tǒng)動態(tài)分析5.2.1穩(wěn)定性分析4.2系統(tǒng)動態(tài)分析5.2.1穩(wěn)定性分析根據(jù)穩(wěn)定性要求，Kf、Ka值可定根據(jù)穩(wěn)定性要求，Kf、Ka值可定圖4.6系統(tǒng)開環(huán)伯德圖圖4.6系統(tǒng)開環(huán)伯德圖4.2.2閉環(huán)頻率響應(yīng)用圖解法求（或用計(jì)算機(jī)求解）得P171圖4-7、4-8、4-94.2.2閉環(huán)頻率響應(yīng)用圖解法求（或用計(jì)算機(jī)求解）得P171《電液系統(tǒng)與建?！方虒W(xué)課件圖4.7系統(tǒng)閉環(huán)伯德圖圖4.7系統(tǒng)閉環(huán)伯德圖當(dāng)，放大系數(shù)為100時(shí)，其閉環(huán)剛度特性曲線如圖所示。當(dāng)，放大圖4.8閉環(huán)剛度特性曲線圖4.8閉環(huán)剛度特性曲線圖4.9時(shí)域特性曲線〔瞬態(tài)響應(yīng)〕4.2.3瞬態(tài)響應(yīng)

由閉環(huán)傳遞函數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)輸入為單位階躍輸入時(shí)，可求出圖4.9時(shí)域特性曲線〔瞬態(tài)響應(yīng)〕4.2.3瞬態(tài)響應(yīng)由4.3系統(tǒng)誤差分析

4.3.1系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析

由自動控制原理可知，單位反饋系統(tǒng)德文態(tài)誤差為利用終值定理4.3系統(tǒng)誤差分析4.3.1系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析由自動控制原可求得系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。也可以利用誤差系數(shù)表示，將誤差傳遞函數(shù)用臺勞公式展開可得可求得系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。也可以利用誤差系數(shù)表示，將誤差傳遞函數(shù)4.3.2系統(tǒng)靜態(tài)誤差分析

靜態(tài)誤差分為動力機(jī)死區(qū)構(gòu)靜態(tài)誤差、伺服閥死區(qū)靜態(tài)誤差、閥和放大器零漂靜態(tài)誤差、檢測靜態(tài)誤差等1、動力機(jī)構(gòu)死區(qū)靜態(tài)誤差設(shè)動力機(jī)構(gòu)靜摩擦力為為了克服靜摩擦力所需的壓差增量為由于液壓缸泄漏和附加的流量為為了產(chǎn)生附加流量所需的伺服閥電流為～由于靜摩擦力引起的死區(qū)，這算為伺服閥輸入電流。開環(huán)增益系統(tǒng)靜態(tài)剛度4.3.2系統(tǒng)靜態(tài)誤差分析靜態(tài)誤差分為動力機(jī)死區(qū)構(gòu)靜態(tài)誤差2、伺服閥死區(qū)靜態(tài)誤差閥死區(qū)電流設(shè)為靜態(tài)誤差為3、閥和放大器零漂靜態(tài)誤差零票電流設(shè)為靜態(tài)誤差為系統(tǒng)電氣部分增益2、伺服閥死區(qū)靜態(tài)誤差閥死區(qū)電流設(shè)為靜態(tài)誤差為3、閥和4、檢測元件靜態(tài)誤差傳感器誤差直接反映在系統(tǒng)的輸出上則總的靜態(tài)誤差為：一般誤差分配時(shí)，要求<1/2系統(tǒng)允許的誤差4、檢測元件靜態(tài)誤差傳感器誤差直接反映在系統(tǒng)的輸出上則總的圖4.10具有彈性負(fù)載的電液位置伺服系統(tǒng)動力機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型4.5具有彈性負(fù)載的電液位置伺服系統(tǒng)

動力機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型圖4.10具有彈性負(fù)載的電液位置伺服系統(tǒng)動力機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型4.圖4.11具有彈性負(fù)載的電液位置伺服系統(tǒng)職能方塊圖系統(tǒng)職能方塊圖圖4.11具有彈性負(fù)載的電液位置伺服系統(tǒng)職能方塊圖系統(tǒng)職能4.5.2系統(tǒng)傳遞函數(shù)

1、動力機(jī)構(gòu)傳遞函數(shù)4.5.2系統(tǒng)傳遞函數(shù)1、動力機(jī)構(gòu)傳遞函數(shù)2、伺服放大器傳遞函數(shù)3、伺服閥傳遞函數(shù)4、位移傳感器傳遞函數(shù)5、加法器2、伺服放大器傳遞函數(shù)3、伺服閥傳遞函數(shù)4、位移傳感器傳圖4.12具有彈性負(fù)載的電液位置伺服系統(tǒng)方塊圖圖4.12具有彈性負(fù)載的電液位置伺服系統(tǒng)方塊圖圖4.13具有彈性負(fù)載的電液位置伺服系統(tǒng)簡化方塊圖4.5.3系統(tǒng)方塊圖的簡化圖4.13具有彈性負(fù)載的電液位置伺服系統(tǒng)簡化方塊圖4.5.4.5.4開環(huán)傳遞函數(shù)4.5.5特點(diǎn)1、系統(tǒng)為零型系統(tǒng)，最低轉(zhuǎn)角為2、與無彈性負(fù)載的動力機(jī)構(gòu)系統(tǒng)相比較，無彈性負(fù)載系統(tǒng)中的積分環(huán)節(jié)變?yōu)榈皖l慣性環(huán)節(jié)。3、工作中，由于偏離零位引起的閥系數(shù)、變化，造成頻率特性的變化（1）變化、的變化使幅頻特性上下移動。（2）的變化對系統(tǒng)特性有較大的影響，上升，增益下降，=上升，不變，不變，上升。有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。4.5.4開環(huán)傳遞函數(shù)4.5.5特點(diǎn)1、系統(tǒng)為零型系統(tǒng)，最低圖4.14具有彈性負(fù)載的電液位置伺服系統(tǒng)開環(huán)波德圖(幅頻特性曲線)（3）彈性負(fù)載K的影響K上升，系統(tǒng)開環(huán)增益下降，上升，下降，上升，上升，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定，但頻寬下降，系統(tǒng)快速性變差。圖4.14具有彈性負(fù)載的電液位置伺服系統(tǒng)開環(huán)波德圖(幅頻特性圖4.14具有彈性負(fù)載的電液位置伺服系統(tǒng)開環(huán)波德圖(相頻特性曲線)圖4.14具有彈性負(fù)載的電液位置伺服系統(tǒng)開環(huán)波德圖(相頻特性《電液系統(tǒng)與建?！坊脽羝菊n件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！《電液系統(tǒng)與建模》幻燈片本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用第1節(jié)緒論一、液壓控制系統(tǒng)工作原理應(yīng)用及開展簡介二、液壓控制系統(tǒng)組成三、液壓控制系統(tǒng)分類四、液壓控制系統(tǒng)特點(diǎn)第1節(jié)緒論一、液壓控制系統(tǒng)工作原理應(yīng)用及開展簡介1.1液壓控系統(tǒng)的根本工作原理1.1.1液壓控制系統(tǒng)1.1液壓控系統(tǒng)的根本工作原理1.1.1液壓控制系統(tǒng)《電液系統(tǒng)與建?！方虒W(xué)課件《電液系統(tǒng)與建?！方虒W(xué)課件《電液系統(tǒng)與建?！方虒W(xué)課件《電液系統(tǒng)與建?！方虒W(xué)課件《電液系統(tǒng)與建?！方虒W(xué)課件〔4〕小結(jié)

液壓控制系統(tǒng)具有負(fù)反響回路，它是一個(gè)負(fù)反響控制系統(tǒng)。液壓控制系統(tǒng)的主要構(gòu)成包含有控制元件〔例如伺服閥、滑閥等〕，執(zhí)行元件〔例如液壓缸〕液壓動力機(jī)構(gòu)液壓動力機(jī)構(gòu)油液壓控制元件、執(zhí)行元件、負(fù)載三者構(gòu)成，稱為液壓動力機(jī)構(gòu)。液壓控制概念包含有液壓動力機(jī)構(gòu)的反響控制系統(tǒng)，稱為液壓控制系統(tǒng)?！?〕小結(jié)

1.2液壓控制系統(tǒng)的組成指令元件反響元件比較元件放大元件執(zhí)行元件被控對象校正裝置1.2液壓控制系統(tǒng)的組成指令元件《電液系統(tǒng)與建?！方虒W(xué)課件1.3液壓控制系統(tǒng)分類1、按偏差信號的產(chǎn)生與傳遞介質(zhì)可分為機(jī)械～液壓控制系統(tǒng)〔簡稱為機(jī)液控制系統(tǒng)〕電氣～液壓控制系統(tǒng)〔簡稱為電液控制系統(tǒng)〕氣動～液壓控制系統(tǒng)〔簡稱為氣液控制系統(tǒng)〕1.3液壓控制系統(tǒng)分類1、按偏差信號的產(chǎn)生與傳遞介質(zhì)可分為2、按液壓控制元件可分為閥控系統(tǒng)泵控系統(tǒng)2、按液壓控制元件可分為3、按被控物理量可分為位置控制系統(tǒng)速度控制系統(tǒng)力控制系統(tǒng)壓力控制系統(tǒng)其他物理量控制系統(tǒng)〔溫度、加速度等〕3、按被控物理量可分為4、按輸入信號不同可分為伺服控制系統(tǒng)：輸入信號不斷變化，輸出信號以一定準(zhǔn)確度跟隨輸入信號變化的控制系統(tǒng)。恒值控制系統(tǒng)：輸入信號為常值或隨時(shí)間緩慢變化，系統(tǒng)能抑制外界干擾的影響，以一定準(zhǔn)確度將輸出保持在希望的數(shù)值上的控制系統(tǒng)。4、按輸入信號不同可分為1.4液壓控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1.4.1優(yōu)點(diǎn)功率～重量比大，扭矩～慣量比大〔力～質(zhì)量〕液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)速度快，系統(tǒng)頻帶寬。因液壓固有頻率高?？垢蓴_能力強(qiáng)，液壓系統(tǒng)剛度大，在外界干擾影響下，其變化小。其他，潤滑性好，散熱性好。1.4.2缺點(diǎn)液壓元件要求加工精度高，造成制造本錢高。要求密封好，、否那么引起系統(tǒng)泄漏。液壓易受污染，要求過濾精度高。液壓能源的獲得與輸送不向電能那樣方便。1.4液壓控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1.4.1優(yōu)點(diǎn)第2節(jié)電液伺服閥

圖2.1電液伺服閥在系統(tǒng)中的位置1、作用：用于電液控制系統(tǒng)中（1）信號轉(zhuǎn)換：將電信號i變成液壓信號QL、PL。（2）功率放大：將小功率電信號放大為大功率液壓信號。（3）控制元件：伺服閥液壓量強(qiáng)度受輸入電信號控制，從而控制進(jìn)入液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的流量、壓力，推動負(fù)載運(yùn)動。§1.概述第2節(jié)電液伺服閥

圖2.1電液伺服閥在系統(tǒng)中的位置1、作用2、構(gòu)成：電液伺服閥由以下幾局部組成：〔1〕力矩馬達(dá)：將電流i轉(zhuǎn)換為力矩Td〔或Fd〕；〔2〕力矩位移轉(zhuǎn)換裝置：將力矩Fd轉(zhuǎn)換為擋板位移Xf；〔3〕中間級液壓放大器：推動滑閥閥芯〔功率級〕；〔4〕功率級液壓放大器：輸出QL、PL。2、構(gòu)成：電液伺服閥由以下幾局部組成：〔1〕力矩馬達(dá)：將電流圖2.2電液伺服閥根本構(gòu)造圖假設(shè)閥中有一個(gè)中間液壓放大器，為兩級閥假設(shè)閥中有兩個(gè)中間液壓放大器，為三級閥圖2.2電液伺服閥根本構(gòu)造圖假設(shè)閥中有一個(gè)中間液壓放大器，為電液伺服閥工作原理

力反響兩級伺服閥電液伺服閥工作原理

力反響兩級伺服閥力反響兩級伺服閥構(gòu)造原理圖〔b〕伺服閥原理圖。力反響兩級伺服閥構(gòu)造原理圖〔b〕伺服閥原理圖。1〕組成1〕力矩馬達(dá)：導(dǎo)磁體、永久磁鐵、控制線圈及銜鐵等〔2〕力矩位移轉(zhuǎn)換裝置：彈簧管，擋板〔3〕中間液壓放大器：固定節(jié)流孔、噴嘴、擋板組成的雙噴嘴擋板閥，其負(fù)載是功率級滑閥?！?〕功率液壓放大器：閥芯及閥套組成的零開口四通滑閥?！?〕銜鐵，擋板，反響桿組件：銜鐵，擋板，彈簧管，反響桿等組成。將力矩馬達(dá)，中間級及功率放大級聯(lián)系在一起，形成滑閥位置負(fù)反響?！?〕附件、油管等1〕組成1〕力矩馬達(dá)：導(dǎo)磁體、永久磁鐵、控制線圈及銜鐵等2)力反響兩級伺服閥工作過程2)力反響兩級伺服閥工作過程2〕兩個(gè)控制線圈用法2〕兩個(gè)控制線圈用法2、兩級滑閥式伺服閥2、兩級滑閥式伺服閥電液伺服閥分類伺服閥分類方法很多，按伺服閥中含液壓放大器個(gè)數(shù)分類如下：1、單極伺服閥2、兩級伺服閥1〕滑閥位置反響力反響式直接位置反響式平衡彈簧式機(jī)械位置反響式電氣位置反響式2〕負(fù)載流量反響3〕負(fù)載壓力反響4〕動壓反響3、三級伺服閥電液伺服閥分類伺服閥分類方法很多，按伺服閥中含液壓放大器個(gè)圖2.3力反響兩級伺服閥圖2.3力反響兩級伺服閥圖動鐵式單級伺服閥圖動鐵式單級伺服閥圖動圈式單級伺服閥圖動圈式單級伺服閥圖力反響兩級伺服閥圖力反響兩級伺服閥圖直接反響兩級伺服閥圖直接反響兩級伺服閥圖彈簧對中式兩級伺服閥

圖彈簧對中式兩級伺服閥圖機(jī)械反響兩級伺服閥圖機(jī)械反響兩級伺服閥§2電液伺服閥傳遞函數(shù)由兩種閥傳遞函數(shù)式可知，根本形式一樣，僅參數(shù)具體表達(dá)式不同。即不是一階環(huán)節(jié)也不是二階環(huán)節(jié)，是三階動態(tài)函數(shù)。工程上根據(jù)系統(tǒng)工作頻寬及伺服閥頻寬可將其近似為如下三種：A)Ksv比例環(huán)節(jié)B）慣性環(huán)節(jié)C）振蕩環(huán)節(jié)§2電液伺服閥傳遞函數(shù)由兩種閥傳遞函數(shù)式可知，根本形式一4〕電液伺服閥靜態(tài)方程Ql=Ki

Qon=KiR

額定負(fù)載流量

式中：iR------額定電流

----閥壓降額定空載流量Qln=KiR4〕電液伺服閥靜態(tài)方程Ql=KiQon=§3伺服閥選擇方法及使用本卷須知伺服閥選擇方法根據(jù)執(zhí)行元件所需最大負(fù)載流量Qlm與最大負(fù)載壓力Plm計(jì)算伺服閥的閥壓降，再根據(jù)已知參數(shù)Qlm和PV，折算為伺服閥樣本對應(yīng)參數(shù)Qls及Pvs，按樣本給出的閥壓降Pvs和額定負(fù)載流量Qls確定伺服閥型號及規(guī)格。1、根據(jù)伺服閥盡可能工作在線形區(qū)，一般選擇油壓力為Ps=3Plm/2Ps不能超過額定壓力2、計(jì)算閥壓降PV=Ps-Plm3、根據(jù)樣本給出的閥壓降PVs及參數(shù)Qlm、PV求伺服閥流量：Qls=Qlm4、選伺服閥電流icm

5、根據(jù)已知參數(shù)icm、PVs、Qls選擇閥型號及參數(shù)§3伺服閥選擇方法及使用本卷須知伺服閥選擇方法根據(jù)執(zhí)行元件第3節(jié)液壓動力機(jī)構(gòu)液壓動力機(jī)構(gòu)由液壓控制元件、液壓執(zhí)行元件和負(fù)載構(gòu)成，液壓控制元件可以是液壓控制閥、也可以是變量泵，執(zhí)行機(jī)構(gòu)有液壓伺服缸，液壓伺服馬達(dá)。動力機(jī)構(gòu)控制方式有兩種，即1、泵控，又稱為容積控制，它是通過改變泵的排量來控制輸入執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流量，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動速度。在泵控系統(tǒng)中，系統(tǒng)壓力取決于負(fù)載。2、閥控，又成為節(jié)流控制，它是用伺服閥控制輸入執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流量，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動速度。在閥控系統(tǒng)中，液壓源通常是恒壓源。第3節(jié)液壓動力機(jī)構(gòu)液壓動力機(jī)構(gòu)由液壓控制元件、液壓執(zhí)行元件3.1閥控液壓缸

圖3.1四通閥控液壓缸3.1閥控液壓缸

圖3.1四通閥控液壓缸3.1.1閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)根本方程1、滑閥流量方程2、液壓缸連續(xù)性方程3、動力機(jī)構(gòu)力平衡方程3.1.1閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)根本方程1、滑閥流量方程3.1.2閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)方塊圖、傳遞函數(shù)及狀態(tài)方程1、動力機(jī)構(gòu)方塊圖2、閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)的傳遞函數(shù)

3、閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)的狀態(tài)方程

⑴由動力機(jī)構(gòu)傳遞函數(shù)列寫狀態(tài)方程(2)由動力機(jī)構(gòu)方塊圖直接列寫狀態(tài)方程3.1.2閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)方塊圖、傳遞函數(shù)及狀態(tài)方程1、閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)的傳遞函數(shù)3.73.83.9閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)的傳遞函數(shù)3.73.83.9圖3.2閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)方塊圖圖3.2閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)方塊圖圖3.3動力機(jī)構(gòu)方塊圖直接

列寫狀態(tài)方程

圖3.3動力機(jī)構(gòu)方塊圖直接

列寫狀態(tài)方程2、動力機(jī)構(gòu)傳遞函數(shù)簡化形式1〕振動臺、火炮、雷達(dá)天線因?yàn)樵诘皖l區(qū)可把閥控液壓缸看成是一個(gè)阻尼系數(shù)為的粘性阻尼器，表征閥控液壓缸作為阻尼缸工作時(shí)的特性，并等于穩(wěn)態(tài)速度剛度2、動力機(jī)構(gòu)傳遞函數(shù)簡化形式因?yàn)樵诘皖l區(qū)可把閥控液壓缸看成是2〕電液疲勞試驗(yàn)機(jī)、軋機(jī)液壓壓下系統(tǒng)因?yàn)橐部梢詫懗闪硪环N形式液壓彈簧剛度與液壓阻尼之比負(fù)載剛度與阻尼系數(shù)之比液壓彈簧剛度和負(fù)載彈簧串聯(lián)耦合時(shí)的剛度與阻尼系數(shù)之比3.152〕電液疲勞試驗(yàn)機(jī)、軋機(jī)液壓壓下系統(tǒng)因?yàn)橐部梢詫懗闪硪环N形式閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)的頻率特性分析

負(fù)載剛度為零〔k=0〕時(shí)的頻率特性閥控液壓缸動力機(jī)構(gòu)的頻率特性分析

負(fù)載剛度為零〔k=0〕時(shí)的《電液系統(tǒng)與建模》教學(xué)課件負(fù)載剛度為不為零〔〕時(shí)的頻率特性負(fù)載剛度為不為零〔〕時(shí)的頻率特性《電液系統(tǒng)與建?！方虒W(xué)課件閥控液壓缸的動態(tài)特性傳遞函數(shù)Y∕F表示外加擾動力的變化對輸出位移的影響，稱為閥控液壓缸的動態(tài)柔度特性。式中負(fù)號表示外擾動增加將引起液壓缸速度降低。F/Y的倒數(shù)，稱為動態(tài)剛度，動態(tài)剛度表示一個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力，動態(tài)剛度越大，其抗干擾能力越強(qiáng)。動態(tài)剛度的傳遞函數(shù)為：=4

當(dāng)K=0，時(shí)，則=，一般〈。

閥控液壓缸的動態(tài)特性傳遞函數(shù)Y∕F表示外加擾動力的變化對圖3.7傳遞函數(shù)F/Y雙對數(shù)圖-40-20020406080Magnitude(dB)10-1100101102103180225270315360405Phase(deg)BodeDiagramFrequency(rad/sec)圖3.7傳遞函數(shù)F/Y雙對數(shù)圖-40-2002040608圖5.2系統(tǒng)組成原理第4節(jié)電液位置伺服系統(tǒng)

4.1系統(tǒng)的組成與方塊圖圖5.2系統(tǒng)組成原理第4節(jié)電液位置伺服系統(tǒng)4.1系圖4.3系統(tǒng)職能方塊圖圖4.3系統(tǒng)職能方塊圖4.1.2系統(tǒng)傳遞函數(shù)方塊圖液壓缸及負(fù)載伺服閥伺服放大器——————電流負(fù)反饋位移傳感器加法器4.1.2系統(tǒng)傳遞函數(shù)方塊圖液壓缸及負(fù)載伺服閥伺服放大圖5.4系統(tǒng)方塊圖4.1.2系統(tǒng)傳遞函數(shù)方塊圖圖5.4系統(tǒng)方塊圖4.1.2系統(tǒng)傳遞函數(shù)方塊圖圖4.5系統(tǒng)簡化方塊圖假設(shè)：1．響應(yīng)伺服閥2．采用耐高壓晶體管輸出電流負(fù)反饋伺服放大器1）按第二章動力機(jī)構(gòu)參數(shù)選擇方法。A、Ksv、Kce、Vt、、、均為已知。2）Kf、Ka根據(jù)系統(tǒng)性能要求定圖4.5系統(tǒng)簡化方塊圖假設(shè)：1．響應(yīng)伺服閥2．采用耐高壓4.2系統(tǒng)動態(tài)分析5.2.1穩(wěn)定性分析4.2系統(tǒng)動態(tài)分析5.2.1穩(wěn)定性分析根據(jù)穩(wěn)定性要求，Kf、Ka值可定根據(jù)穩(wěn)定性要求，Kf、Ka值可定圖4.6系統(tǒng)開環(huán)伯德圖圖4.6系統(tǒng)開環(huán)伯德圖4.2.2閉環(huán)頻率響應(yīng)用圖解法求（或用計(jì)算機(jī)求解）得P171圖4-7、4-8、4-94.2.2閉環(huán)頻率響應(yīng)用圖解法求（或用計(jì)算機(jī)求解）得P171《電液系統(tǒng)與建?！方虒W(xué)課件圖4.7系統(tǒng)閉環(huán)伯德圖圖4.7系統(tǒng)閉環(huán)伯德圖當(dāng)，放大系數(shù)為100時(shí)，其閉環(huán)剛度特性曲線如圖所示。當(dāng)，放大圖4.8閉環(huán)剛度特性曲線圖4.8閉環(huán)剛度特性曲線圖4.9時(shí)域特性曲線〔瞬態(tài)響應(yīng)〕4.2.3瞬態(tài)響應(yīng)

由閉環(huán)傳遞函數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)輸入為單位階躍輸入時(shí)，可求出圖4.9時(shí)域特性曲線〔瞬態(tài)響應(yīng)〕4.2.3瞬態(tài)響應(yīng)由4.3系統(tǒng)誤差分析

4.3.1系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析

由自動控制原理可知，單位反饋系統(tǒng)德文態(tài)誤差為利用終值定理4.3系統(tǒng)誤差分析4.3.1系統(tǒng)穩(wěn)