電液伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、電液伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)組員：電液位置伺服系統(tǒng)介紹電液位置伺服系統(tǒng)介紹 電液位置伺服系統(tǒng)是最基本和最常用的電液位置伺服系統(tǒng)是最基本和最常用的一種液壓伺服系統(tǒng)，如機(jī)床工作臺(tái)的位置、一種液壓伺服系統(tǒng)，如機(jī)床工作臺(tái)的位置、板帶軋機(jī)的板厚、帶材跑偏控制、飛機(jī)和板帶軋機(jī)的板厚、帶材跑偏控制、飛機(jī)和船舶的舵機(jī)控制、雷達(dá)和火炮控制系統(tǒng)以船舶的舵機(jī)控制、雷達(dá)和火炮控制系統(tǒng)以及振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)等。在其它物理量的控制系及振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)等。在其它物理量的控制系統(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(gè)常有位置控制小回路作為大回路中的一個(gè)環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)。 電液位置伺服

2、系統(tǒng)主要是電液位置伺服系統(tǒng)主要是用于解決位置用于解決位置跟隨的控制問(wèn)題跟隨的控制問(wèn)題，其根本任務(wù)就是通過(guò)執(zhí)，其根本任務(wù)就是通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)被控量對(duì)給定量的及時(shí)和準(zhǔn)確行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)被控量對(duì)給定量的及時(shí)和準(zhǔn)確跟蹤，并要具有足夠的控制精度。電液伺跟蹤，并要具有足夠的控制精度。電液伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性是衡量一套電液伺服系服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性是衡量一套電液伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試水平的重要指標(biāo)。它由電信統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試水平的重要指標(biāo)。它由電信號(hào)處理裝置和若干液壓元件組成，元件的號(hào)處理裝置和若干液壓元件組成，元件的動(dòng)態(tài)性能相互影響，相互制約及系統(tǒng)本身動(dòng)態(tài)性能相互影響，相互制約及系統(tǒng)本身所包含的非線性，致使其動(dòng)態(tài)性能復(fù)雜。所包

3、含的非線性，致使其動(dòng)態(tài)性能復(fù)雜。因此，電液伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真受因此，電液伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真受到越來(lái)越多的重視。到越來(lái)越多的重視。 電液位置伺服控制系統(tǒng)以電液位置伺服控制系統(tǒng)以液體作為動(dòng)液體作為動(dòng)力傳輸和控制介質(zhì)力傳輸和控制介質(zhì)，利用電信號(hào)進(jìn)行控制，利用電信號(hào)進(jìn)行控制輸入和反饋。只要輸入某一規(guī)律的輸入信輸入和反饋。只要輸入某一規(guī)律的輸入信號(hào)，執(zhí)行元件就能啟動(dòng)、快速并準(zhǔn)確地復(fù)號(hào)，執(zhí)行元件就能啟動(dòng)、快速并準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律。電液位置伺服控制現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律。電液位置伺服控制系統(tǒng)是最為常見(jiàn)的液壓控制系統(tǒng)，實(shí)際的系統(tǒng)是最為常見(jiàn)的液壓控制系統(tǒng)，實(shí)際的伺服系統(tǒng)無(wú)論多么復(fù)雜，都是由一些基

4、本伺服系統(tǒng)無(wú)論多么復(fù)雜，都是由一些基本元件組成的。系統(tǒng)的核心是電液伺服閥，元件組成的。系統(tǒng)的核心是電液伺服閥，它的性能直接影響甚至決定整個(gè)系統(tǒng)的性它的性能直接影響甚至決定整個(gè)系統(tǒng)的性能，功用十分重大。能，功用十分重大。 電液位置伺服控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 （1）輸入元件：給定控制信號(hào)的產(chǎn)生與輸入的元）輸入元件：給定控制信號(hào)的產(chǎn)生與輸入的元件。可以是機(jī)械、電氣或氣動(dòng)式，如電位器、計(jì)算件。可以是機(jī)械、電氣或氣動(dòng)式，如電位器、計(jì)算機(jī)、靠模等。機(jī)、靠模等。 （2）檢測(cè)反饋元件：檢測(cè)被控量或中間量，反饋）檢測(cè)反饋元件：檢測(cè)被控量或中間量，反饋回輸入端。各種傳感器?；剌斎攵恕８鞣N傳感器。 （3）比較元件：將輸入與

5、反饋信號(hào)進(jìn)行比較，得）比較元件：將輸入與反饋信號(hào)進(jìn)行比較，得出偏差輸入信號(hào)的元件。出偏差輸入信號(hào)的元件。 （4）放大、轉(zhuǎn)換、控制元件：將偏差或輸入信號(hào)）放大、轉(zhuǎn)換、控制元件：將偏差或輸入信號(hào)放大、轉(zhuǎn)換成液壓信號(hào)（流量或壓力），以控制液放大、轉(zhuǎn)換成液壓信號(hào)（流量或壓力），以控制液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)的元件。放大器、閥等壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)的元件。放大器、閥等 （5）液壓執(zhí)行元件：產(chǎn)生調(diào)節(jié)動(dòng)作、加于被控對(duì)）液壓執(zhí)行元件：產(chǎn)生調(diào)節(jié)動(dòng)作、加于被控對(duì)象，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)任務(wù)的元件。如液壓缸、液壓馬達(dá)等。象，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)任務(wù)的元件。如液壓缸、液壓馬達(dá)等。 （6）控制對(duì)象：被控制的機(jī)械設(shè)備或其它體。）控制對(duì)象：被控制的機(jī)械設(shè)備或其

6、它體。 （7）其它：校正裝置，不包含在液壓回路中的液）其它：校正裝置，不包含在液壓回路中的液壓能源等。壓能源等。系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立(式中 k1=1/Ap) 計(jì)算得到負(fù)載擾動(dòng)引起的穩(wěn)態(tài)誤差為：ess=0.05710-3（m）（1）比例閥線性化流量方程）比例閥線性化流量方程Q L = K q xv K c p L （1）式中式中K q比例閥流量增益；比例閥流量增益；K c 比例閥流量壓力比例閥流量壓力系數(shù)；系數(shù)；p L負(fù)載壓力；負(fù)載壓力；xv比例閥閥芯位移。比例閥閥芯位移。（2）伺服油缸流量連續(xù)性方程）伺服油缸流量連續(xù)性方程 Ap 液壓缸活塞的有效面積；液壓缸活塞的有效面積；x

7、p 活塞的位移；活塞的位移；Ctp-總泄漏系數(shù)；總泄漏系數(shù)；Vt液壓缸進(jìn)油腔的容積；液壓缸進(jìn)油腔的容積；e系系統(tǒng)的有效體積彈性模量。統(tǒng)的有效體積彈性模量。 （3） 液壓缸和負(fù)載力平衡方程液壓缸和負(fù)載力平衡方程 Mt 活塞以及與活塞相聯(lián)的負(fù)載折算到活活塞以及與活塞相聯(lián)的負(fù)載折算到活塞上的總質(zhì)量；塞上的總質(zhì)量；B p 活塞和負(fù)載的粘性阻活塞和負(fù)載的粘性阻尼系數(shù)；尼系數(shù)；K L 負(fù)載的彈簧剛度；負(fù)載的彈簧剛度；F L 作作用在活塞上的外負(fù)載力。用在活塞上的外負(fù)載力。 負(fù)載擾動(dòng)引起的穩(wěn)態(tài)誤差小于或等于負(fù)載擾動(dòng)引起的穩(wěn)態(tài)誤差小于或等于0.02，則由此確定系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益為：則由此確定系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益為： 綜

8、上所述，閥控缸的數(shù)學(xué)模型為：綜上所述，閥控缸的數(shù)學(xué)模型為： 對(duì)上式的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，不考慮干擾對(duì)上式的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，不考慮干擾油缸負(fù)載傳遞函數(shù)為：油缸負(fù)載傳遞函數(shù)為： （4）伺服比例閥建模伺服比例閥建模位移傳感器位移傳感器可以將系統(tǒng)伺服比例閥省略分析控制系統(tǒng)可以將系統(tǒng)伺服比例閥省略分析控制系統(tǒng)： 系統(tǒng)的Bode圖 系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線從上兩幅圖中可以看出，系統(tǒng)的幅值裕度從上兩幅圖中可以看出，系統(tǒng)的幅值裕度與相角穩(wěn)定裕度均為負(fù)值，階躍響應(yīng)曲線與相角穩(wěn)定裕度均為負(fù)值，階躍響應(yīng)曲線為發(fā)散振蕩，說(shuō)明系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，必須為發(fā)散振蕩，說(shuō)明系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，必須校正。校正。降解分析降解分析根軌跡根軌跡 MATLAB 仿真圖參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 孫衍石，靳寶全