液壓伺服系統(tǒng)電液伺服系統(tǒng)

液壓伺服系統(tǒng)電液伺服系統(tǒng)第1頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六OUTLINE

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。第2頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六8.1電液伺服系統(tǒng)類型第3頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一、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)重復(fù)精度高，但分辨能力較低(絕對(duì)精度低)。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。二、

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。第4頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六模擬電液控制系統(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)第5頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六模擬電液控制系統(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)第6頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六模擬電液控制系統(tǒng)第7頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六數(shù)字電液控制系統(tǒng)第8頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六8.2電液伺服系統(tǒng)分析第9頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六1—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)

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)。第10頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六方塊圖第11頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六模擬電子放大器第12頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六PI控制器+加法器第13頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六反饋放大器第14頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六電液伺服閥數(shù)學(xué)模型若伺服閥相位滯后-90o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-90o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-90o頻率高于液壓控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性頻率5倍以上，第15頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六無彈性負(fù)載四通閥控對(duì)稱缸動(dòng)力元件方塊圖第16頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六系統(tǒng)方塊圖第17頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六開環(huán)伯德圖系統(tǒng)的穩(wěn)定條件第18頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六閉環(huán)系統(tǒng)第19頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六系統(tǒng)閉環(huán)剛度特性第20頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六8.3電液位置伺服系統(tǒng)校正第21頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六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)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。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。第22頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第23頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六系統(tǒng)開環(huán)伯德圖a

未校正系統(tǒng)b

校正環(huán)節(jié)c

校正后系統(tǒng)第24頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六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。二、速度和加速度校正第25頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六三、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?？梢詠碛脡毫Ψ答佀欧y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)或電反饋實(shí)現(xiàn)壓力反饋或動(dòng)壓反饋。第26頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六壓力反饋校正第27頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六方塊圖及其變換第28頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六動(dòng)壓反饋校正第29頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六方塊圖變換第30頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六變換后方塊圖增加部分第31頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六機(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。

第32頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第33頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六數(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)。

第34頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六8.4電液速度伺服系統(tǒng)第35頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一、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)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。第36頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六方塊圖第37頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六系統(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。第38頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六校正后系統(tǒng)a

積分控制器

b慣性環(huán)節(jié)控制器第39頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、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。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(dá)的流量，以此來調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)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。第40頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第41頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六方塊圖及其化簡(jiǎn)化簡(jiǎn)后系統(tǒng)第42頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2、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(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)系統(tǒng)具有積分特性。構(gòu)成I型無差系統(tǒng)。通常．由于變量伺服機(jī)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。第43頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第44頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六方塊圖及其化簡(jiǎn)化簡(jiǎn)后系統(tǒng)第45頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3、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(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、摩擦等影響。第46頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第47頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第48頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六8.5電液力伺服系統(tǒng)分析第49頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六以力為被調(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(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(hào)所規(guī)定的值為止。在穩(wěn)態(tài)情況下，輸出力與偏差信號(hào)成比例。第50頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第51頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六液壓動(dòng)力元件模型第52頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六系統(tǒng)模型第53頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日