液壓伺服系統(tǒng)電液伺服系統(tǒng)

液壓伺服系統(tǒng)電液伺服系統(tǒng)第1頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六OUTLINE

介紹電液伺服系統(tǒng)類型，重點講述了位置電液伺服系統(tǒng)的分析與校正。第2頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六8.1電液伺服系統(tǒng)類型第3頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六一、模擬伺服系統(tǒng)在模擬伺服系統(tǒng)中，全部信號都是連續(xù)的模擬量，模擬伺服系統(tǒng)重復(fù)精度高，但分辨能力較低(絕對精度低)。伺服系統(tǒng)的精度在很大程度上取決于檢測裝置的精度，另外模擬式檢測裝置的精度一般低于數(shù)字式檢測裝置．所以模擬伺服系統(tǒng)分辨能力低于數(shù)字伺服系統(tǒng)。另外模擬伺服系統(tǒng)中微小信號容易受到噪聲和零漂的影響、因此當(dāng)輸入信號接近或小于輸入端的噪聲和零漂時，就不能進(jìn)行有效的控制了。二、

數(shù)字伺服系統(tǒng)在數(shù)字伺服系統(tǒng)中，全部信號或部分信號是離散參量。因此數(shù)字伺服系統(tǒng)又分為全數(shù)字伺服系統(tǒng)和數(shù)字—模擬伺服系統(tǒng)兩種。第4頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六模擬電液控制系統(tǒng)1—指令電位器2—比較器和放大器3—電液伺服閥4—液壓缸5—反饋電位器6—工作臺第5頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六模擬電液控制系統(tǒng)1—電液伺服閥2—功率放大器3—相敏放大器4—接收自整角機(jī)5—發(fā)送自整角機(jī)6—液壓伺服馬達(dá)第6頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六模擬電液控制系統(tǒng)第7頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六數(shù)字電液控制系統(tǒng)第8頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六8.2電液伺服系統(tǒng)分析第9頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六1—反饋放大器2—機(jī)架3—液壓缸4—電子伺服放大器5—電液伺服閥6—粘性阻力負(fù)載7—慣性負(fù)載6.2.1系統(tǒng)的組成及其傳遞函數(shù)

電液伺服系統(tǒng)的動力元件分為閥控式和泵控式兩種基本型式，但采用的指令裝置、反饋測量裝置和放大、校正的電子部件不同，就構(gòu)成了不同的系統(tǒng)。第10頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六方塊圖第11頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六模擬電子放大器第12頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六PI控制器+加法器第13頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六反饋放大器第14頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六電液伺服閥數(shù)學(xué)模型若伺服閥相位滯后-90o頻率高于液壓控制系統(tǒng)動態(tài)特性頻率3倍至5倍

若伺服閥相位滯后-90o頻率與液壓控制系統(tǒng)動態(tài)特性頻率接近

若伺服閥相位滯后-90o頻率高于液壓控制系統(tǒng)動態(tài)特性頻率5倍以上，第15頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六無彈性負(fù)載四通閥控對稱缸動力元件方塊圖第16頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六系統(tǒng)方塊圖第17頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六開環(huán)伯德圖系統(tǒng)的穩(wěn)定條件第18頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六閉環(huán)系統(tǒng)第19頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六系統(tǒng)閉環(huán)剛度特性第20頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六8.3電液位置伺服系統(tǒng)校正第21頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六以上討論了比例控制的電液位置伺服系統(tǒng)，其性能主要由動力元件參數(shù)所決定，對這種系統(tǒng)，單純靠調(diào)整增益往往滿足不了系統(tǒng)的全部性能指標(biāo)，這時就要對系統(tǒng)進(jìn)行校正，高性能的電液伺服系統(tǒng)一般都要加校正裝置。一、滯后校正滯后校正的主要作用是通過提高低頻段增益，減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，或者在保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的條件下，通過降低系統(tǒng)高頻段的增益，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第22頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六第23頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六系統(tǒng)開環(huán)伯德圖a

未校正系統(tǒng)b

校正環(huán)節(jié)c

校正后系統(tǒng)第24頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六速度反饋校正的主要作用是提高主回路的靜態(tài)剛度，減少速度反饋回路內(nèi)的干擾和非線件的影響，提高系統(tǒng)的靜態(tài)精度。加速度反饋主要是提高系統(tǒng)的阻尼。它們可以單獨使用，也可以聯(lián)合使用。二、速度和加速度校正第25頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六三、壓力反饋和動壓反饋校正采用壓力反饋和動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)的動態(tài)而變化。當(dāng)系統(tǒng)振動加劇時，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)的振動將減弱。起到了增加系統(tǒng)阻尼的作用?？梢詠碛脡毫Ψ答佀欧y或功壓反饋伺服閥實現(xiàn)壓力反饋和動壓反饋。也可以采用液壓機(jī)械網(wǎng)絡(luò)或電反饋實現(xiàn)壓力反饋或動壓反饋。第26頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六壓力反饋校正第27頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六方塊圖及其變換第28頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六動壓反饋校正第29頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六方塊圖變換第30頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六變換后方塊圖增加部分第31頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六機(jī)械手液壓伺服系統(tǒng)如圖所示為機(jī)械手手臂伸縮伺服系統(tǒng)工作原理圖。

第32頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六第33頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六數(shù)控銑床液壓伺服系統(tǒng)如圖所示為數(shù)控銑床的傳動系統(tǒng)。

第34頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六8.4電液速度伺服系統(tǒng)第35頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六一、閥控馬達(dá)速度控制系統(tǒng)速度控制系統(tǒng)是一個不穩(wěn)定的系統(tǒng)，為了使系統(tǒng)穩(wěn)定，必須要加校正環(huán)節(jié)，可以考慮加滯后校正和積分校正。第36頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六方塊圖第37頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六系統(tǒng)開環(huán)伯德圖從伯德圖中看出：系統(tǒng)以-40dB/Dec斜率穿越0dB線，相角余量很小或為負(fù)值?？刂葡到y(tǒng)相對穩(wěn)定性差或系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，系統(tǒng)需要校正。第38頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六校正后系統(tǒng)a

積分控制器

b慣性環(huán)節(jié)控制器第39頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六二、泵控馬達(dá)速度控制系統(tǒng)泵控馬達(dá)速度控制系統(tǒng)有開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種。1、泵控開環(huán)速度控制系統(tǒng)變量泵的斜盤角由比例放大器、伺服閥、液壓缸和位移傳感器組成的位置回路控制。通過改變變量泵斜盤角來控制供給液壓馬達(dá)的流量，以此來調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。因為是開環(huán)控制，受負(fù)載和溫度變化的影響較大，控制精度差。第40頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六第41頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六方塊圖及其化簡化簡后系統(tǒng)第42頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六2、帶位置環(huán)的泵控閉環(huán)速度控制系統(tǒng)它是在開環(huán)速度控制的基礎(chǔ)上，增加速度傳感器將液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速進(jìn)行反饋。構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。速度反饋信號與速度指令信號的差值經(jīng)積分放大器加到變量伺服機(jī)構(gòu)的輸入端、使泵的流量向減小速度誤差的方向變化。采用積分放大器是為了使開環(huán)系統(tǒng)具有積分特性。構(gòu)成I型無差系統(tǒng)。通常．由于變量伺服機(jī)構(gòu)的慣性很小，液壓缸—負(fù)載的固有頻率很高．閥控液壓缸可以看成積分環(huán)節(jié)，變量伺服機(jī)構(gòu)基本上可以看成是比例環(huán)節(jié)．系統(tǒng)的動態(tài)特件主要出泵控液壓馬達(dá)的動態(tài)所決定。第43頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六第44頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六方塊圖及其化簡化簡后系統(tǒng)第45頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六3、不帶位置環(huán)的泵控閉環(huán)速度控制系統(tǒng)如果將變量伺服機(jī)構(gòu)的位置反饋去掉，并將積分放大器改為比例放大器．可得到閉環(huán)這種速度控制系統(tǒng)。由于積分環(huán)節(jié)是在伺服閥和變量泵斜盤力的后面，所以伺服閥零漂和斜盤力等引起的靜差仍然存在。變量機(jī)構(gòu)開環(huán)控制，抗干擾能力差．易受零漂、摩擦等影響。第46頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六第47頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六第48頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六8.5電液力伺服系統(tǒng)分析第49頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六以力為被調(diào)量的液壓伺服校制系統(tǒng)稱為液壓力控制系統(tǒng)。在工程實際中，力控制系統(tǒng)應(yīng)用的很多，如材料試驗機(jī)、結(jié)構(gòu)物疲勞試驗機(jī)、軋機(jī)張力控制系統(tǒng)、車輪剎車裝置等都采用電液力控制系統(tǒng)。一、

系統(tǒng)組成及工作原理電液力控制系統(tǒng)主要由伺服放大器、電液伺服閥、液壓缸和力傳感器等組成當(dāng)指今裝置發(fā)出的指令電壓信號作用于系統(tǒng)時．液壓缸便有輸出力。該力由力傳感器檢測轉(zhuǎn)換為反饋電壓信號與指令電壓信號相比較，得出偏差電壓信號。此偏差信號經(jīng)伺服放大器放大后輸入到伺服閥，使伺服閥產(chǎn)生負(fù)載壓差作用于液壓缸活塞上，使輸出力向減小誤差的方向變化，直至輸出力等于指令信號所規(guī)定的值為止。在穩(wěn)態(tài)情況下，輸出力與偏差信號成比例。第50頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六第51頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六液壓動力元件模型第52頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六系統(tǒng)模型第53頁，共58頁，2023年，2月20日