電液伺服系統(tǒng)

電液伺服系統(tǒng)第1頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)點：控制精度高響應(yīng)速度快輸出功率大信號處理靈活易于實現(xiàn)各種參量的反饋電液伺服系統(tǒng)電氣、液壓適用場合：負載質(zhì)量大且要求響應(yīng)速度快第2頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)電液伺服系統(tǒng)的類型位置控制、速度控制、力控制閥控系統(tǒng)、泵控系統(tǒng)大功率系統(tǒng)、小功率系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)模擬伺服系統(tǒng)、數(shù)字伺服系統(tǒng)第3頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月一、模擬伺服系統(tǒng)第4頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月

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）。模擬伺服系統(tǒng)中微小信號容易受噪聲和零漂的影響。第5頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月二、數(shù)字伺服系統(tǒng)第6頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月

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。

數(shù)字伺服系統(tǒng)有很高的絕對精度；受模擬量的噪聲和零漂的影響很小。

當(dāng)要求較高的絕對精度，而不是重復(fù)精度時，常采用數(shù)字伺服系統(tǒng)。

從經(jīng)濟性、可靠性方面來看，簡單的伺服系統(tǒng)以采用模擬型控制為宜。

第7頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)電液位置伺服系統(tǒng)的分析

電液伺服系統(tǒng)是最基本、最常用的一種液壓伺服系統(tǒng)，如：機床工作臺的位置、飛機和船舶的舵機控制等。在其他物理量的控制系統(tǒng)中，如速度控制和力控制等系統(tǒng)中，也常有位置控制小回路作為大回路中的一個環(huán)節(jié)。第8頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月一、系統(tǒng)的組成及其傳遞函數(shù)

當(dāng)采用電位器作為指令裝置和反饋測量裝置，就構(gòu)成了直流電液位置伺服系統(tǒng)。當(dāng)采用自整角機或旋轉(zhuǎn)變壓器作為指令裝置和反饋測量裝置時，就可構(gòu)成交流電液位置伺服系統(tǒng)。自整角機是一種回轉(zhuǎn)式電磁感應(yīng)元件，由轉(zhuǎn)子和定子組成。定子上繞有星形聯(lián)接的三相繞組，轉(zhuǎn)子上繞有單相繞組。在伺服系統(tǒng)中，自整角機是成對運行的，與指令軸相聯(lián)的自整角機成為發(fā)送器，與輸出軸相聯(lián)的成為接受器。發(fā)送器轉(zhuǎn)子繞組接激磁電壓，接收器轉(zhuǎn)子繞組輸出誤差信號電壓。接收器和發(fā)送器的定子的三相繞組相聯(lián)。第9頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月

自整角機測量裝置輸出的誤差信號是一個振幅調(diào)制波，頻率等于激磁電壓（載波）的頻率，其幅值與輸入軸和輸出軸之間誤差角的正弦成正比，即：在誤差角

很小時，因此自整角機的增益為(6-1)第11頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月

相敏放大器的動態(tài)與液壓動力元件相比可以忽略，將其看成比例環(huán)節(jié)，其增益為伺服放大器和伺服閥力矩馬達線圈的傳遞函數(shù)與伺服放大器的形式有關(guān)。當(dāng)采用電流負反饋時，其傳遞函數(shù)可用伺服放大器增益表示，即(6-2)(6-3)第12頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月電液伺服閥的傳遞函數(shù)采用什么形式取決于動力元件的液壓固有頻率的大小。

當(dāng)伺服閥的頻寬與液壓固有頻率相近時，伺服閥可近似看成二階振蕩環(huán)節(jié)

當(dāng)伺服閥的頻寬大于液壓固有頻率（3～5倍）時，伺服閥可近似看成慣性環(huán)節(jié)(6-4)(6-5)第13頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)伺服閥的頻寬遠大于液壓固有頻率（5～10倍）時，伺服閥可近似看成比例環(huán)節(jié)

—伺服閥的流量增益

—

時伺服閥的傳遞函數(shù)

—

伺服閥的空載流量

—伺服閥的固有頻率

—伺服閥的阻尼比

—伺服閥的時間常數(shù)(6-6)第14頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月在沒有彈性負載和不考慮結(jié)構(gòu)柔度的影響時，閥控液壓馬達的動態(tài)方程可由式（3-55）表示，這里改成以流量為輸入的形式式中—齒輪傳動比齒輪減速器的傳動比為或（6-7）（6-8）第15頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月由式（6-1）～（6-8）可以畫出系統(tǒng)的方塊圖第16頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月由該方塊圖可寫出系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)式中—開環(huán)增益（也稱速度放大系數(shù)）（6-9）第17頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月

通常電液伺服閥的響應(yīng)速度較快，與液壓動力元件相比，其動態(tài)特性可忽略不計，看成比例環(huán)節(jié)第18頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)可簡化為因為液壓固有頻率通常總是回路中最低的，由它決定了系統(tǒng)的動態(tài)特性。（6-10）第19頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月二、系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析系統(tǒng)的穩(wěn)定條件為系統(tǒng)要有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定裕量，通常相位裕量在30°～60°之間，增益裕量應(yīng)大于6dB（或）（6-11）第20頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月如果取增益裕量()則有可得在相位裕量=45°時，其對應(yīng)的相位為（6-12）第21頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月因為只能取正值，故解得

如果取相位裕量，則式（6-13）中的所對應(yīng)的對數(shù)幅值（6-13）（6-14）第22頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月由式（6-13）和（6-14）可解得

當(dāng)開環(huán)增益取式（6-12）、（6-15）中的最小值時，就能同時滿足、的要求。未校正的液壓位置伺服系統(tǒng)的阻尼比很小，因此相位裕量比較大，一般為70°～80°，可根據(jù)式（6-12）確定。（6-15）第23頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)式（6-12）和