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，重點講述了三種典介紹電液伺服系統(tǒng)類型，重點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，并對電液伺服系統(tǒng)的校正方法加以論述。并對電液伺服系統(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，全部信號都是連續(xù)的模擬量，模擬伺服系統(tǒng)重復精度高，但分辨能力較低重復精度高，但分辨能力較低(絕對精度低絕對精度低)。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、于檢測裝置的精度，另外模擬式檢測裝置的精度一般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、因此當輸入信號接近或小于輸入端的噪聲和零漂時，就不能進行有效此當輸入信號接近或小于輸入端的噪聲和零漂時，就不能進行有效的控制了。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，全部信號或部分信號是離散參量。因此數(shù)字在數(shù)字伺服系統(tǒng)中，全部信號或部分信號是離散

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，全部信號都是連續(xù)的模擬量，模擬伺服系統(tǒng)重復精度高，但分辨能力較低重復精度高，但分辨能力較低(絕對精度低絕對精度低)。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裝置的精度，另外模擬式檢測裝置的精度一般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)字伺服系低于數(shù)

4、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、因此當輸入信號接近或小于輸入端的噪聲和零漂時，就不能進行有效此當輸入信號接近或小于輸入端的噪聲和零漂時，就不能進行有效的控制了。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，全部信號或部分信號是離散參量。因此數(shù)字在數(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，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，就構成了不同的系統(tǒng)。采用電位器作為指令裝置和反饋測量裝置，就構成了不同的系統(tǒng)。采用電位器作為指令裝置和反饋測量裝置，就可以構成直流電液位置伺服系統(tǒng)；當采用自整角機或旋轉變壓器就可以構成直流電液位置伺服系統(tǒng)；當采用自整角機或旋轉變壓器作為指令裝置和反饋測量裝置時，就可構成交流電液位置伺服系統(tǒng)。作為指令裝置和反

6、饋測量裝置時，就可構成交流電液位置伺服系統(tǒng)。二、系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 簡化方框圖：三、系統(tǒng)響應特性分析系統(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，這時就要對系統(tǒng)進行校正，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。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。負載壓力隨系統(tǒng)的動態(tài)而變化。當系統(tǒng)振動加劇時，負載壓力也增大。如果將負載壓力加以反饋，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。也可以采用液壓機械網(wǎng)絡或電反饋實現(xiàn)壓力反饋或動壓反饋。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。負載壓力隨系統(tǒng)的動態(tài)而變化。當系統(tǒng)振動加劇時，負載壓力也增大。如果將負載壓力加

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。也可以采用液壓機械網(wǎng)絡或電反饋實現(xiàn)壓力反饋或動壓反饋。6.4 電液速度控制系統(tǒng)一、閥控馬達速度控制系統(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。 二、泵控馬達速度控制系統(tǒng)泵控馬達速度控制系統(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的流量，以此來調(diào)節(jié)液壓馬達的轉速。因為是開環(huán)控制，受負載和

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)速度控制的基礎上，增加速度傳感器將液壓馬達轉速進行反饋。構成閉環(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構的輸入端、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。構成I型無差系統(tǒng)。通常由于變量伺服機構的慣性很小，液壓缸負載的固有頻率很高閥控液壓缸可以看成積分環(huán)節(jié)，變量伺服機構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的動態(tài)所決定。3、不帶位置環(huán)的泵控閉環(huán)速度控制系統(tǒng)如果將變量伺服機構的位置反饋去掉，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。變量機構開環(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)。在工程實際中，力控制系統(tǒng)應用的很多，如材料試驗機、結構物疲勞試驗機、軋機張力控制系統(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。5.6 電液力控制系統(tǒng)n1、考慮伺服閥的動態(tài)時，如何用頻率法分析系統(tǒng)的動態(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)頻寬之間有什么關系？n5、未加校正的液壓伺服系統(tǒng)有什么特點?n6、