液壓伺服與比例控制系統(tǒng)Chapter6

1、液壓伺服控制系統(tǒng) 多媒體授課系統(tǒng)多媒體授課系統(tǒng)本章摘要 介紹電液伺服系統(tǒng)類型，重點(diǎn)講述了三種典介紹電液伺服系統(tǒng)類型，重點(diǎn)講述了三種典型電液伺服系統(tǒng)（位置、速度、力）的分析，型電液伺服系統(tǒng)（位置、速度、力）的分析，并對(duì)電液伺服系統(tǒng)的校正方法加以論述。并對(duì)電液伺服系統(tǒng)的校正方法加以論述。6.1 電液伺服系統(tǒng)的類型電液伺服系統(tǒng)的類型一、模擬伺服系統(tǒng)一、模擬伺服系統(tǒng)在模擬伺服系統(tǒng)中，全部信號(hào)都是連續(xù)的模擬量，模擬伺服系統(tǒng)在模擬伺服系統(tǒng)中，全部信號(hào)都是連續(xù)的模擬量，模擬伺服系統(tǒng)重復(fù)精度高，但分辨能力較低重復(fù)精度高，但分辨能力較低(絕對(duì)精度低絕對(duì)精度低)。伺服系統(tǒng)的精度在很。伺服系統(tǒng)的精度在很大程度上取決

2、于檢測(cè)裝置的精度，另外模擬式檢測(cè)裝置的精度一般大程度上取決于檢測(cè)裝置的精度，另外模擬式檢測(cè)裝置的精度一般低于數(shù)字式檢測(cè)裝置所以模擬伺服系統(tǒng)分辨能力低于數(shù)字伺服系低于數(shù)字式檢測(cè)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(hào)容易受到噪聲和零漂的影響、因統(tǒng)。另外模擬伺服系統(tǒng)中微小信號(hào)容易受到噪聲和零漂的影響、因此當(dāng)輸入信號(hào)接近或小于輸入端的噪聲和零漂時(shí)，就不能進(jìn)行有效此當(dāng)輸入信號(hào)接近或小于輸入端的噪聲和零漂時(shí)，就不能進(jìn)行有效的控制了。的控制了。二、二、 數(shù)字伺服系統(tǒng)數(shù)字伺服系統(tǒng)在數(shù)字伺服系統(tǒng)中，全部信號(hào)或部分信號(hào)是離散參量。因此數(shù)字在數(shù)字伺服系統(tǒng)中，全部信號(hào)或部分信號(hào)是離散

3、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。模擬伺服系統(tǒng)兩種。6.1 電液伺服系統(tǒng)的類型電液伺服系統(tǒng)的類型一、模擬伺服系統(tǒng)一、模擬伺服系統(tǒng)在模擬伺服系統(tǒng)中，全部信號(hào)都是連續(xù)的模擬量，模擬伺服系統(tǒng)在模擬伺服系統(tǒng)中，全部信號(hào)都是連續(xù)的模擬量，模擬伺服系統(tǒng)重復(fù)精度高，但分辨能力較低重復(fù)精度高，但分辨能力較低(絕對(duì)精度低絕對(duì)精度低)。伺服系統(tǒng)的精度在很。伺服系統(tǒng)的精度在很大程度上取決于檢測(cè)裝置的精度，另外模擬式檢測(cè)裝置的精度一般大程度上取決于檢測(cè)裝置的精度，另外模擬式檢測(cè)裝置的精度一般低于數(shù)字式檢測(cè)裝置所以模擬伺服系統(tǒng)分辨能力低于數(shù)字伺服系低于數(shù)

4、字式檢測(cè)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(hào)容易受到噪聲和零漂的影響、因統(tǒng)。另外模擬伺服系統(tǒng)中微小信號(hào)容易受到噪聲和零漂的影響、因此當(dāng)輸入信號(hào)接近或小于輸入端的噪聲和零漂時(shí)，就不能進(jìn)行有效此當(dāng)輸入信號(hào)接近或小于輸入端的噪聲和零漂時(shí)，就不能進(jìn)行有效的控制了。的控制了。二、二、 數(shù)字伺服系統(tǒng)數(shù)字伺服系統(tǒng)在數(shù)字伺服系統(tǒng)中，全部信號(hào)或部分信號(hào)是離散參量。因此數(shù)字在數(shù)字伺服系統(tǒng)中，全部信號(hào)或部分信號(hào)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。模擬伺服系統(tǒng)兩種。6.2 6.2 電液位置伺服系統(tǒng)的分析電液位置伺

5、服系統(tǒng)的分析6.2.1系統(tǒng)的組成及其傳遞函數(shù)系統(tǒng)的組成及其傳遞函數(shù) 電液伺服系統(tǒng)的動(dòng)力元件分為閥控式和泵控式兩種基本型式，電液伺服系統(tǒng)的動(dòng)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(cè)量裝置和放大、校正的電子部件不同，但采用的指令裝置、反饋測(cè)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)。采用電位器作為指令裝置和反饋測(cè)量裝置，就構(gòu)成了不同的系統(tǒng)。采用電位器作為指令裝置和反饋測(cè)量裝置，就可以構(gòu)成直流電液位置伺服系統(tǒng)；當(dāng)采用自整角機(jī)或旋轉(zhuǎn)變壓器就可以構(gòu)成直流電液位置伺服系統(tǒng)；當(dāng)采用自整角機(jī)或旋轉(zhuǎn)變壓器作為指令裝置和反饋測(cè)量裝置時(shí)，就可構(gòu)成交流電液位置伺服系統(tǒng)。作為指令裝置和反

6、饋測(cè)量裝置時(shí)，就可構(gòu)成交流電液位置伺服系統(tǒng)。二、系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 簡(jiǎn)化方框圖：三、系統(tǒng)響應(yīng)特性分析系統(tǒng)的閉環(huán)剛度特性6.3 電液伺服系統(tǒng)的校正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(dòng)力元件參數(shù)所決定，對(duì)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(shí)就要對(duì)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(guò)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(guò)降低系統(tǒng)高頻段的增益，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。6.3 電液伺服系統(tǒng)的校正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

7、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(dú)使用，也可以聯(lián)合使用。二、速度和加速度校正三、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?？梢詠?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。三、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

8、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?？梢詠?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。6.4 電液速度控制系統(tǒng)一、閥控馬達(dá)速度控制系統(tǒng)速度控制系統(tǒng)是一個(gè)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。 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(guò)改變變量泵斜盤角來(lái)控制供給液壓馬達(dá)的流量，以此來(lái)調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。因?yàn)槭情_環(huán)控制，受負(fù)載和

9、溫度變化的影響較大，控制精度差。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(hào)與速度指令信號(hào)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(wú)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(dòng)態(tài)特件主要出泵控液壓馬達(dá)的動(dòng)態(tài)所決定。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

10、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。5.6 電液力控制系統(tǒng)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(shí)際中，力控制系統(tǒng)應(yīng)用的很多，如材料試驗(yàn)機(jī)、結(jié)構(gòu)物疲勞試驗(yàn)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(hào)作用于系統(tǒng)時(shí)液壓缸便有輸出力。該力由力傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)換為反饋電壓信號(hào)與指令電壓信號(hào)相比較，得出偏差電壓信號(hào)。此偏差信號(hào)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(hào)所規(guī)定的值為止。在穩(wěn)態(tài)情況下，輸出力與偏差信號(hào)成比例。5.6 電液力控制系統(tǒng)n1、考慮伺服閥的動(dòng)態(tài)時(shí)，如何用頻率法分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性？n2、有哪些因素影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差?n3、在電液伺服系統(tǒng)中為什么要增大電氣部分的增益，減小液壓部分的增益?n4、開環(huán)增益、穿越頻率、系統(tǒng)頻寬之間有什么關(guān)系？n5、未加校正的液壓伺服系統(tǒng)有什么特點(diǎn)?n6、