電液伺服控制系統(tǒng)

電液伺服掌握系統(tǒng)電液掌握系統(tǒng)的進(jìn)展歷史概述液壓掌握技術(shù)的歷史最早可以追溯到公元240年,一位古埃及人制造的液壓伺服機(jī)構(gòu)———水鐘。而液壓掌握技術(shù)的快速進(jìn)展則是18,在此期間,,多種液壓機(jī)械裝置特別是液壓閥得到開發(fā)和利用,18世紀(jì)消滅了泵、水壓機(jī)及水壓缸等19世紀(jì)初液壓技術(shù)取得了一些重大的進(jìn),其中包括承受油作為工作流體及首次用電來驅(qū),液伺服閥、噴嘴擋板元件以及反響裝置等2050～60年月則是電液元件和技,電液伺服閥掌握技術(shù)在軍事應(yīng)用中大顯身,特別是在航空航天上的應(yīng)用。這些應(yīng)用最初包括雷達(dá)驅(qū)動,后來又?jǐn)U,最主要的是,數(shù)控機(jī)床的工作臺定位伺服裝置中多承受電液系(通常是液壓伺服馬達(dá)),其次是工程機(jī)械。在以后的幾十年,電液掌握技術(shù)的汽渦輪掌握及可移動設(shè)備的自動化等領(lǐng)域。電液比例掌握技術(shù)及比例閥0世紀(jì)60年月末70年月初消滅70年月,隨著集成電路的問世及其后微處理器的誕,基于集成電路的掌握電子器件和裝置廣泛應(yīng)用于電液掌握技術(shù)領(lǐng)域?，F(xiàn)代飛機(jī)上的操縱系統(tǒng)。如駝機(jī)、助力器、人感系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)與電源系統(tǒng)的恒速與恒頻調(diào)整，火力系統(tǒng)中的雷達(dá)與炮塔的跟蹤掌握等大都承受了電液伺服掌握系統(tǒng)。飛行器的地面模擬設(shè)備，包括飛行模擬臺、負(fù)載模擬器大功率模擬振動臺、大功率材料試驗(yàn)加載等大多承受了電液掌握，因此電液伺服掌握的進(jìn)展關(guān)系到航空與宇航事業(yè)的進(jìn)展，在其他的國防工業(yè)中如機(jī)器人也大量使用了電液掌握系統(tǒng)。電液伺服掌握系統(tǒng)的特點(diǎn)和構(gòu)成(零遮蓋、死區(qū)微小、滯環(huán)小、動態(tài)響應(yīng)高、清潔度要求)；掌握精度高;響應(yīng)速度快；用于高性能場合。此系統(tǒng)的一般構(gòu)成如1.1所示。液壓源 被掌握對象uugue伺服IQ伺服閥液壓執(zhí)行元件掌握對象被控制量uf檢測反饋元件圖1.1 電液伺服系統(tǒng)的一般構(gòu)成電液伺服掌握系統(tǒng)的進(jìn)展趨勢電液伺服掌握已經(jīng)開頭向數(shù)字化進(jìn)展,制策略、軟件和材料方面取得更大的突,主要包括以下幾個(gè)方面。,相應(yīng)的電子組,,該系統(tǒng)簡化了掌握環(huán)節(jié)、易于維,提高液壓系統(tǒng)的可控性能和診斷性能。提高。度、高頻響的直動型電液掌握,液壓變換器及電子油泵等的爭論。計(jì)算機(jī)技術(shù)將廣泛應(yīng)用于電液掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建模、仿真試驗(yàn)和掌握中。帶鋼糾偏掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶鋼糾偏掌握系統(tǒng)原理課題背景近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展、制造技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品質(zhì)量和品種多樣化的要求日益提高。其中，汽車工業(yè)及裝備制造業(yè)的迅猛進(jìn)展大大增加了對鋼材的需求。然而，我國的很多鋼鐵企業(yè)由于設(shè)備使用年限過長，電氣掌握系統(tǒng)和液壓傳動而提高鋼材的產(chǎn)量、成品率和生產(chǎn)效率。帶鋼糾偏掌握系統(tǒng)簡介帶鋼糾偏系統(tǒng)EPC(EdgePositionControl)

邊緣位置掌握，廣泛應(yīng)用于鋼帶、進(jìn)展跑偏掌握。常見的跑偏掌握系統(tǒng)有氣液和光電液伺服掌握系統(tǒng)。兩者工作原理一樣，其區(qū)分僅在于檢測器和伺服閥不同;后者為光電檢測器和電液伺服閥，并各有所長;電反響和校正便利:()可達(dá)一米左右，因此可直接便利的裝;氣液-大器，簡化了系統(tǒng)。但氣動信號傳輸速度較慢，傳輸距離有限，且氣動檢測器開口帶鋼糾偏掌握系統(tǒng)工作原理如圖2.1所示，典型的帶鋼卷取糾編掌握系統(tǒng)，主要由光電傳感器，掌握器，()，卷取機(jī)所組成。2.1帶鋼糾偏掌握系統(tǒng)的平衡位置，使卷筒上的帶鋼邊緣實(shí)現(xiàn)自動卷齊。帶鋼糾偏掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)掌握系統(tǒng)參數(shù)及根本要求1.掌握對象有關(guān)參數(shù)1〕機(jī)組速度：V=2m/sM2=20t,小車運(yùn)行不穩(wěn)，易引起帶鋼橫向搖擺2.掌握系統(tǒng)要求卷齊精度e≤2mm

0.7掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案本論文爭論的對象位于軋鋼生產(chǎn)線。由于生產(chǎn)線工況條件惡劣，振動大、噪聲為此我們在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需承受特別的光電傳感器檢測帶鋼偏移信號，掌握器承受計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)和智能PI機(jī)構(gòu)承受電液伺服閥掌握液壓缸，推動卷取機(jī)跟隨鋼帶。:光電傳感器承受特別頻率電源，提高抗干擾性能，有利于提高掌握精度。硬件電路用由MCS-51單片機(jī)構(gòu)建的計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)A/DD/A模塊，LED及鍵盤到達(dá)參數(shù)顯示、修改及工作方式的切換，構(gòu)成友好的操作界面。頭可以實(shí)現(xiàn)帶鋼邊緣位置的準(zhǔn)確定位。2.2所示帶鋼帶鋼液壓缸傳動裝置V光電檢測器檢測信號計(jì)算機(jī)伺服閥給定值伺服放大器圖2.2 帶材糾偏掌握系統(tǒng)硬件原理圖糾偏液壓站原理圖設(shè)計(jì)原理圖如圖2.3吸油過濾器電動機(jī)彈性連軸器葉片泵水6.單向閥7.壓力表開關(guān)8.壓力表9.溢流閥10.高壓濾油器11.水閥12.電液伺服閥13.電磁換向閥14.電磁換向閥15.電磁換向閥16.疊加式單向節(jié)流閥17.I(推動卷取輥)18.II()19.液位計(jì)油溫計(jì)20.:油①當(dāng)系統(tǒng)在自動掌握狀態(tài)下時(shí)1314中位(關(guān)閉)12()13()進(jìn)入17(油缸)量由微機(jī)掌握的12()打算。②當(dāng)系統(tǒng)在手動掌握狀態(tài)下時(shí)13關(guān)閉14電磁換向閥)14()進(jìn)入17(油缸)工作，此時(shí)流量由人工14(電磁換向閥)掌握。15(電磁換向閥)16〔)18〔油缸II15()一般處于中位(關(guān)閉)。16()是為了調(diào)整定位速度，保證18(油缸II)穩(wěn)定準(zhǔn)確定位。9(溢流閥)力。QQ群：1806107022.3糾偏液壓站原理圖帶鋼糾偏掌握系統(tǒng)元件設(shè)計(jì)選型系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、伺服放大器、伺服閥、卷取機(jī)及光電傳感器等環(huán)節(jié)組成。掌握器給出掌握信號，經(jīng)伺服放大器放大后驅(qū)動伺服閥，掌握油缸活塞桿運(yùn)動來推動卷取機(jī)跟隨帶鋼，帶鋼位移信號經(jīng)傳感器反響回掌握器構(gòu)成閉環(huán)掌握系統(tǒng)。系統(tǒng)原理框圖如圖2.4所示()圖2.4 系統(tǒng)原理框圖在系統(tǒng)中光電傳感器、伺服閥、卷取機(jī)及與其配套的油缸等液壓器件是系統(tǒng)的()傳感器包括光源的設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)換、濾波等。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是確定打算系統(tǒng)掌握性能的關(guān)鍵元件—伺服閥。光電傳感器設(shè)計(jì)在檢測的反響回路上光電傳感器的精度在很大程度上打算了系統(tǒng)的精度，因此設(shè)計(jì)較為牢靠和精度高的檢測器格外重.光電傳感器的設(shè)計(jì)包括電源、檢測器、轉(zhuǎn)換電路和濾波整流電路四局部。光源設(shè)計(jì)為了削減外部光對系統(tǒng)的干擾，使接收到的光源信號盡可能是工作光源，我們將設(shè)計(jì)200Hz220V，50Hz的工業(yè)用電變成220V、200Hz的工作電源。其電源的整流電路如圖2.5圖2.5 電源的整流電路D1~D4與C組成橋式整流電容濾波電路電壓變成直流電壓；虛線右半局部為穩(wěn)壓電路，其作用是為負(fù)載供給一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓。200Hz波電路如以下圖2.6圖2.6 斬波電路是由IGBTIGBT的的柵極驅(qū)動電壓為Uo2.7圖2.7 斬波輸出波形光電傳感器的檢測器原理設(shè)計(jì)2.8所示圖2.8 光電式帶材跑偏檢測器原理12，隨后被會聚到光敏電2的途中，有局部光線受到被測帶材的遮擋，使傳到光敏電阻的光通量也發(fā)生變化，再通過轉(zhuǎn)換電路使輸出的標(biāo)準(zhǔn)電壓也發(fā)生變化。2.9圖2.9 光電轉(zhuǎn)換電路RR2R1作為測量元件裝在帶材下方R2住，起溫度補(bǔ)償作用。當(dāng)帶材處于正確位置中間位〕時(shí)，由R1、R2、R3、R4電阻R1阻值削減，電橋失去平衡。差動放大器將這一不平衡電壓加以放大，輸出0為正值。輸出信號U0一方面由顯示器顯示出來，另一方面被送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為糾偏掌握系統(tǒng)供給糾偏信號。濾波整流電路由于光電傳感器輸出的電壓是溝通電，因此首先必需把其轉(zhuǎn)換成直流才能進(jìn)展比較。其整流電路如以下圖2.10圖2.10 濾波整流電路電液伺服閥設(shè)計(jì)選型電液伺服閥簡介伺服閥是伺服掌握系統(tǒng)中的核心元件。它可以依據(jù)給定的輸入信號連續(xù)成比例地掌握流體的壓力、流量和方向。電液伺服閥與一般的電磁閥或電液比例閥不同，它的輸入信號功率很小，一般只有幾十毫瓦；能夠?qū)敵隽髁亢蛪毫M(jìn)展連續(xù)的雙向掌握;具有極快的響應(yīng)速度和很高的掌握精度閉環(huán)掌握系統(tǒng)。件可以使回路增益提高，頻帶加;--質(zhì)量比大，可以組載;調(diào)速范圍寬，低速穩(wěn)定性好。伺服閥的加工精度高，因而價(jià)格較;污染的油液會使閥和執(zhí)行元件堵塞系統(tǒng)。系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)計(jì)算1〕負(fù)載力F：i

和摩擦力Ff

(摩擦系數(shù)Ff

相對慣性力Fi

可以無視。FFi

MaMVp

f0.7

431033010356450N〔2.1〕供油壓力P：sPs

=7MPa液壓缸有效面積A :p取負(fù)載壓力P

P，由于 P Fs A

，所以p3FA p 2Ps

3645027106

138cm2〔2.2〕系統(tǒng)流量Q：QVAs p〔2.3〕

30103138104412.2106m3/s24.7l/min40升/分。⑤伺服閥的壓降P：vP Pv 〔2.4〕

PPs

/32.33MPa電液伺服閥的主要性能參數(shù)電液伺服閥是電液伺服系統(tǒng)中的關(guān)鍵性元件，在伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研制中它也::V

=2.33下的最大流量為：40L/Min系統(tǒng)頻寬 靜態(tài)參數(shù)：

＞3Hz0.7油路壓力：端口X,A,P,B 31.5MPa端口T 1.4MPa非對稱性：<10%零位漂移：DT=550K <4.0%供油壓力每變化7MPa

<4.0%滯環(huán)：<3.0%液壓缸設(shè)計(jì)選型本系統(tǒng)選用雙桿活塞缸。它的進(jìn)出油口布置在缸筒兩端，兩塞桿的直徑是相等由分析可知：3FA p 2Ps

3645027106

138cm2〔2.5〕所以選取液壓缸活塞桿的直d=0.55D,D為液壓缸的缸