液壓伺服系統(tǒng)電液伺服系統(tǒng)

1、 電液伺服系統(tǒng)電液伺服系統(tǒng)OUTLINE 介紹電液伺服系統(tǒng)類型，重點(diǎn)講述了位置電液伺服介紹電液伺服系統(tǒng)類型，重點(diǎn)講述了位置電液伺服系統(tǒng)的分析與校正。系統(tǒng)的分析與校正。8.1 8.1 電液伺服系統(tǒng)類型電液伺服系統(tǒng)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

2、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

3、種。模擬電液控制系統(tǒng)模擬電液控制系統(tǒng)1指令電位器 2比較器和放大器 3電液伺服閥 4液壓缸 5反饋電位器 6工作臺(tái) 模擬電液控制系統(tǒng)模擬電液控制系統(tǒng)1電液伺服閥 2功率放大器 3相敏放大器 4接收自整角機(jī) 5發(fā)送自整角機(jī) 6液壓伺服馬達(dá) 模擬電液控制系統(tǒng)模擬電液控制系統(tǒng)數(shù)字電液控制系統(tǒng)數(shù)字電液控制系統(tǒng)8.2 8.2 電液伺服系統(tǒng)分析電液伺服系統(tǒng)分析1反饋放大器 2機(jī)架 3液壓缸 4電子伺服放大器 5電液伺服閥 6粘性阻力負(fù)載 7慣性負(fù)載 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

4、的指令裝置、反饋測(cè)量裝置和種基本型式，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，就構(gòu)成了不同的系統(tǒng)。放大、校正的電子部件不同，就構(gòu)成了不同的系統(tǒng)。方塊圖方塊圖模擬電子放大器模擬電子放大器2822141424153736)()(RRWRRRKsUsIaasvasvURRWRRRRWRWRRRRI282214142415373627162616162630373615301)(1)(111)(01211661751566175514sURsURsWRCRWRWRsUfraPI控制器控制器+加法器加法器反饋放大器反饋放大器fafifKRWRUU11553535570電液伺服電液伺服閥

5、數(shù)學(xué)模閥數(shù)學(xué)模型型121)(22sssGsvsvsvsv121)(ssGsvsvsv若伺服閥相位滯后-90頻率高于液壓控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性頻率3倍至5倍 若伺服閥相位滯后-90頻率與液壓控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性頻率接近 若伺服閥相位滯后-90頻率高于液壓控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性頻率5倍以上，1)(sGsv無(wú)彈性負(fù)載四通閥控對(duì)稱缸動(dòng)力元件方塊圖系統(tǒng)方塊圖系統(tǒng)方塊圖開環(huán)伯德圖開環(huán)伯德圖hhvK2系統(tǒng)的穩(wěn)定條件 閉環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)閉環(huán)剛度特性8.3 8.3 電液位置伺服系統(tǒng)校正電液位置伺服系統(tǒng)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

6、系統(tǒng)，單純靠調(diào)整要由動(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)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。正裝置。一、滯后校正一、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，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。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。系統(tǒng)開環(huán)系統(tǒng)開環(huán)伯德圖伯德圖a 未校正

7、系統(tǒng)未校正系統(tǒng)b 校正環(huán)節(jié)校正環(huán)節(jié)c 校正后系統(tǒng)校正后系統(tǒng)速度反饋校正的主要作用是提高主回路的靜態(tài)剛度，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，提高系減少速度反饋回路內(nèi)的干擾和非線件的影響，提高系統(tǒng)的靜態(tài)精度。加速度反饋主要是提高系統(tǒng)的阻尼。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。它們可以單獨(dú)使用，也可以聯(lián)合使用。二、速度和加速度校正二、速度和加速度校正三、壓力反饋和動(dòng)壓反饋校正三、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

8、系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)而變化。當(dāng)系統(tǒng)振動(dòng)加劇尼。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。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)壓力可以來(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。實(shí)現(xiàn)壓力反饋或動(dòng)壓反饋。壓力反饋校正壓力反饋校正方塊圖及其變換方塊圖及其變換動(dòng)壓反饋校正動(dòng)壓反

9、饋校正方塊圖變換方塊圖變換變換后方塊圖變換后方塊圖增加部分機(jī)械手液壓伺服系統(tǒng)機(jī)械手液壓伺服系統(tǒng)如圖所示為機(jī)械手手臂伸縮伺服系統(tǒng)工作原理圖。 數(shù)控銑床液壓伺服系統(tǒng)數(shù)控銑床液壓伺服系統(tǒng)如圖所示為數(shù)控銑床的傳動(dòng)系統(tǒng)。 8.4 8.4 電液速度伺服系統(tǒng)電液速度伺服系統(tǒng)一、閥控馬達(dá)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)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。校正。方塊圖方塊圖系統(tǒng)開環(huán)伯德圖系統(tǒng)開環(huán)伯德圖從伯德圖中看出：系統(tǒng)以-40dB/Dec斜率穿越0dB線，相

10、角余量很小或?yàn)樨?fù)值?？刂葡到y(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性差或系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，系統(tǒng)需要校正。校正后系統(tǒng)校正后系統(tǒng)a 積分控制器 b 慣性環(huán)節(jié)控制器二、泵控馬達(dá)速度控制系統(tǒng)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。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)、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)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)?/p>

11、是開環(huán)控制，受負(fù)載和溫度變化的影響的轉(zhuǎn)速。因?yàn)槭情_環(huán)控制，受負(fù)載和溫度變化的影響較大，控制精度差。較大，控制精度差。方塊圖及其化簡(jiǎn)方塊圖及其化簡(jiǎn)化簡(jiǎn)后系統(tǒng)2、帶位置環(huán)的泵控閉環(huán)速度控制系統(tǒng)、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)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)量

12、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)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)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。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。方塊圖及其化簡(jiǎn)方塊圖及其化簡(jiǎn)化簡(jiǎn)后系統(tǒng)3、不帶位置環(huán)的泵控閉環(huán)速度控制系統(tǒng)、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

13、積分放大器改為比如果將變量伺服機(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)這種速度控制系統(tǒng)。由于積分環(huán)節(jié)是在伺例放大器可得到閉環(huán)這種速度控制系統(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、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。摩擦等影響。8.5 8.5 電液力伺服系統(tǒng)分析電液力伺服系統(tǒng)分析以力為被調(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

14、統(tǒng)應(yīng)用的很多，如材料試驗(yàn)機(jī)、結(jié)構(gòu)物疲程實(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)?？刂葡到y(tǒng)。一、一、 系統(tǒng)組成及工作原理系統(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)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)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