液壓控制系統(tǒng)課后題答案

1、第二章思考題1、為什么把液壓控制閥稱(chēng)為液壓放大元件答：因?yàn)橐簤嚎刂崎y將輸入的機(jī)械信號(hào)（位移）轉(zhuǎn)換為液壓信號(hào)（壓力、流量）輸出, 并進(jìn)行功率放大，移動(dòng)閥芯所需要的信號(hào)功率很小，而系統(tǒng)的輸出功率卻可以很大。2、什么是理想滑閥什么是實(shí)際滑閥答：理想滑閥是指徑向間隙為零，工作邊銳利的滑閥。實(shí)際滑閥是指有徑向間隙，同時(shí)閥口工作邊也不可避免地存在小圓角的滑閥。4、什么叫閥的工作點(diǎn)零位工作點(diǎn)的條件是什么答：閥的工作點(diǎn)是指壓力-流量曲線上的點(diǎn)，即穩(wěn)態(tài)情況下，負(fù)載壓力為p-閥位移時(shí)，閥的負(fù)載流量為牡的位置。零位工作點(diǎn)的條件是q/.=P/.=Xy=O O5、任訃算系統(tǒng)穩(wěn)左性、響應(yīng)特性和穩(wěn)態(tài)誤差時(shí)，應(yīng)如何選泄閥的系

2、數(shù)為什么答：流量增益二字，為放大倍數(shù),直接影響系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益。壓力增益Kp二流量-壓力系數(shù)字,直接影響閥控執(zhí)行元件的阻尼比和速度剛度。，表示閥控執(zhí)行元件組合啟動(dòng)大慣量或大摩擦力負(fù)載的能力當(dāng)各系數(shù)增大時(shí)對(duì)系統(tǒng)的影響如下表所示。穩(wěn)定性響應(yīng) 特性穩(wěn)態(tài) 誤差q I 1t1匚t1t1.5xlOm%pa ,液體等效體積彈性模量 0尸7乂10$ Pa。試求岀以閥芯位移x、為輸入，液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)角盅為輸出的傳遞函數(shù)。解：由閥控液壓馬達(dá)的三個(gè)基本方程VQl = DmSm + GmPz. + -p-sPLn 可得巴Xys3 +Gm) s2 + s404；D二qn馬達(dá)的容積效率 久=直二空 且 Aq = ClmPnPn

3、得 Clm = Mr”=2.38x10-12 m/s Pa代入數(shù)據(jù)得 =s(595x107132x10-s + 1)2、閥控液壓缸系統(tǒng)，液壓缸而積舛=150x1(/mS活塞行程L=0. 6m,閥至液壓缸的連接管路長(zhǎng)度l=lm,管路截而積a=l77xlOm2,負(fù)載質(zhì)量m嚴(yán)2000kg，閥的流量-壓力 系數(shù)Kc=5.2xl0dm；pa。求液壓固有頻率和液壓阻尼比C 計(jì)算時(shí)，取 07x10$ Pa, p=870k/3 o解：總壓縮體積 V；=Ap厶+al = 9177xl(Tm管道中油液的等效質(zhì)量m0=a l p- = 1106kg液壓缸兩腔的油液質(zhì)量m1=Ap-L-p = 7.38kg則折算到活塞

4、上的總質(zhì)量m； =mt+m0+mI=3113kg所以液壓固有頻率48.5rad/液壓阻尼比口=卑匕=5.34x104、有一四邊滑閥控制的雙作用液壓缸.直接拖動(dòng)負(fù)載作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。已知：供汕壓力 ps=140xl05Pa,負(fù)載質(zhì)量m(=300kg,負(fù)載位移規(guī)律為xp = xmsin6yt ,負(fù)載移動(dòng)的最大振幅Xm =8x103”，角頻率fy = 30rad/s。試根據(jù)最佳負(fù)載匹配求液壓缸而積和四邊閥的最大開(kāi)面積用畑。計(jì)算時(shí)，取Cd = 0.62 , p = 870kg/m解：負(fù)載速度 oL =xp =G?xmcos6yt負(fù)載力 F =mtxp =-mlxmsinX 功率=區(qū) uj = m/x： si

5、n 2cot2則在2yt=時(shí)，負(fù)載功率最大2最大功率點(diǎn)的負(fù)載力Fi = nxn&)2L 2最大功率點(diǎn)的負(fù)載速度故液壓缸而積 舛二鼻 = 1.64x10-23Ps由于最大空載流量qOm可求得四邊閥的最大開(kāi)面積W第四章思考題1、什么是機(jī)液伺服系統(tǒng)機(jī)液伺服系統(tǒng)有什么優(yōu)缺點(diǎn)答：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(chēng)為機(jī)械液壓伺服系統(tǒng)。機(jī) 液伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、容易維護(hù)。2、為什么機(jī)液位垃伺服系統(tǒng)的穩(wěn)左性、響應(yīng)速度和控制稱(chēng)度由液壓動(dòng)力元件的特 性所定答：為了使系統(tǒng)穩(wěn)定，Kv ,因而可以認(rèn)為 液壓固有頻率就是綜合諧振頻率。此時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性由液壓固有頻率和液壓阻尼比 所限制。有些大慣量伺

6、服系統(tǒng)，往往是VV，此時(shí)，綜合諧振頻率就近似等于結(jié)構(gòu) 諧振頻率，結(jié)構(gòu)諧振頻率成為限制整個(gè)液壓伺服系統(tǒng)頻寬的主要因素。2）半閉環(huán)系統(tǒng)如果反饋從活塞輸岀端Xp引出構(gòu)成半閉環(huán)系統(tǒng)，此時(shí)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)中含有二階微分環(huán)節(jié)，當(dāng)諧振頻率化2與綜合諧振頻率靠的很近時(shí)，反諧振二階微分環(huán)節(jié)對(duì)綜合 諧振有一個(gè)對(duì)消作用，使得綜合諧振11床值減小，從而改善了系統(tǒng)的穩(wěn)泄性。K如圖4-15所示的機(jī)液位置伺服系統(tǒng)，供汕壓力ps=20xl05Pa,滑閥而積梯度 W=2xlO-2m,液壓缸而積d，=20xl07m2,液壓固有頻率=320巧乂，阻尼比 門(mén)=0.2。求增益裕量為6dB時(shí)反饋杠桿比Kt =i-為多少計(jì)算時(shí)，取Cd = 0

7、.62 ,1 -解：由圖可得：xv=kjXj -kfXpI.17k_. = 6dB所以 k. =A = 0222、如圖4-16所示機(jī)液伺服系統(tǒng)，閥的流量增益為心,流量-壓力系數(shù)K,活塞而積州， 活塞桿與負(fù)載連接剛度K負(fù)載質(zhì)量】叫，總壓縮容積K，汕的體積彈性模量幾，閥的輸 入位移，活塞輸出位移Xp,求系統(tǒng)的穩(wěn)立條件。解：由圖可知，該系統(tǒng)為半閉環(huán)系統(tǒng)，且半閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)立條件為其中:綜合阻尼比匚二等綜合諧振頻率結(jié)構(gòu)諧振頻率液壓禪簧剛度開(kāi)環(huán)放大系數(shù)反饋放大系數(shù)K,=一屮綜上所述，將各系數(shù)代入不等式，可得系統(tǒng)的穩(wěn)上條件為:h+l? K/i第五章1、已知電液伺服閥在線性區(qū)域內(nèi)工作時(shí)，輸入差動(dòng)電流Ai =

8、10mA,負(fù)載壓力 Pt =20x10Pa,負(fù)載流量曲。求此電液伺服閥的流量增益及壓力增益。解：電液伺服閥的流量增益為=壓力增益K廠加 2x10%2、已知一電液伺服閥的壓力增益為5x10伺服閥控制的液壓缸而積為ASOxlOnro要求液壓缸輸岀力F = 5xl04,伺服閥輸入電流&為多少執(zhí)負(fù)載壓力 壬小叭則伺服閥輸入電流& =纟-=20譏4Kq5、已知電液伺服閥額定流量為1%曲，額左壓力為210x10Pa,額定電流10mA, 功率滑閥為零開(kāi)口四邊滑閥，苴零位泄露流量為額定流量的4%,伺服閥控制的雙作用液壓 缸州=20x107/,當(dāng)伺服閥輸入電流為時(shí)，求液壓缸最大輸出速度和最大輸出力。解:流量增益

9、K廠”護(hù)嘆A n流量-壓力系數(shù) Kc= = X4（ = 3.17x 103 m7 nP P/s壓力增益 “=” = 5.25x10“%負(fù)載流量為q（嚴(yán)= 1.67x10 “嘆 則液壓缸最大輸岀速度為V疵=竺=&33xlOmdA4最大輸出力為 =p Ai AF=1.05xl04Ar第六章思考題6、未加校正的液壓伺服系統(tǒng)有什么特點(diǎn)答：液壓位置伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)通?？梢院?jiǎn)化為一個(gè)積分環(huán)節(jié)和一個(gè)振蕩環(huán)節(jié)， 而液壓阻尼比一般都比較小，使得增益裕量不足，相位裕量有余。另一個(gè)特點(diǎn)是參數(shù)變化較 大，特別是阻尼比隨工作點(diǎn)變動(dòng)在很大范囤內(nèi)變化。7、為什么電液伺服系統(tǒng)一般都要加校正裝置在電液位置伺服系統(tǒng)中加滯后

10、校正、速度 與加速度反饋校正、壓力反饋和動(dòng)壓反饋校正的主要目的是什么答：因?yàn)樵陔娨核欧到y(tǒng)中，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)，所以 就要在系統(tǒng)中加校正裝程。加滯后校正的主要目的通過(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)左性。加速度與加速度反饋校正的主要目的是提高主回路的靜態(tài)剛度，減少速度反饋回路內(nèi)的 干擾和非線性的影響，提髙系統(tǒng)的靜態(tài)精度。加壓力反饋和動(dòng)壓反饋的目的是提高系統(tǒng)的阻尼。8、電液速度控制系統(tǒng)為什么一泄要加校正加滯后校正和加積分校正有什么不同答：系統(tǒng)在穿越頻率q處的斜率為-40dB/10oct ,因

11、此相位裕量很小，特別是在阻尼 比門(mén)較小時(shí)更是如此。這個(gè)系統(tǒng)雖屬穩(wěn)泄，但是在簡(jiǎn)化的情況下得出的。如果在和之間有其它被忽略的環(huán)節(jié)，這時(shí)穿越頻率處的斜率將變?yōu)?60dB/10dec或-80dB/10dec ,系統(tǒng)將不穩(wěn)左。即使開(kāi)環(huán)增益K = l,系統(tǒng)也不易穩(wěn)左，因此速度控制系統(tǒng)必須加校正才能穩(wěn)泄工作。加滯后校正的系統(tǒng)仍然是零型系統(tǒng)，加積分校正的系統(tǒng)為I型無(wú)差系統(tǒng)。9、任力控制系統(tǒng)中負(fù)載剛度對(duì)系統(tǒng)特性有何影響影響了哪些參數(shù)K k 答：1) KKh ,即負(fù)載剛度遠(yuǎn)大于液壓彈簧剛度。此時(shí) apy06ym =勺一。二階振蕩環(huán)節(jié)與二階微分環(huán)節(jié)近似對(duì)消，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性主要由液體壓縮 性形成的慣性環(huán)節(jié)決泄。K k2

12、 ) KVVKh ,即負(fù)載剛度遠(yuǎn)小于液壓揮簧剛度。此時(shí)，心七一，o隨著K降低，、%、4)都要降低，但和降低要多，使和久之間的距離增大，)處的諧振峰值抬髙。習(xí)題1、如圖6-39所示電液位置伺服系統(tǒng)，已知：/fq=20xl06m/niA ,n=O.O3xlO2K=50%r =100ra/,二0225。求:1)系統(tǒng)臨界穩(wěn)怎狀態(tài)時(shí)的放大器增益K,為多少2)幅值裕量為6dB時(shí)的為多少3)系統(tǒng)作2xlO2】%等速運(yùn)動(dòng)時(shí)的位宜誤差為多少伺服閥零漂A/d=0.6ni4時(shí)引起的 靜差為多少解：1)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=則系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益K、=KK()n由系統(tǒng)的穩(wěn)泄條件Kv2“得系統(tǒng)的零界狀態(tài)時(shí)K KS yD