液壓伺服系統(tǒng)課程課件

液壓伺服控制系統(tǒng)的工作原理及組成液壓伺服控制的分類液壓伺服控制的優(yōu)缺點(diǎn)液壓伺服控制的發(fā)展和應(yīng)用本章主要內(nèi)容為：第一章緒論1結(jié)束TheEnd2

流體傳動(dòng)及控制學(xué)科——機(jī)械-電子-液壓一體化的綜合學(xué)科

有壓流體的流動(dòng)實(shí)現(xiàn)了功率的傳送及傳遞。借助計(jì)算機(jī)及其它電子元件,流體控制元件和動(dòng)力元件實(shí)現(xiàn)了對動(dòng)力的傳送、傳遞和高精度的控制。

流體傳動(dòng)及控制學(xué)科定義泵（能量轉(zhuǎn)換）控制元件執(zhí)行元件（能量轉(zhuǎn)換）機(jī)械能機(jī)械能壓力能壓力能MωFvpQpQMωFv3密閉容器主動(dòng)柱塞從動(dòng)柱塞流體介質(zhì)負(fù)載F2面積A2面積A1壓力p主動(dòng)力F14密閉容器主動(dòng)柱塞從動(dòng)柱塞流體介質(zhì)負(fù)載F2面積A2面積A1壓力p主動(dòng)力F1v1

v2Q5學(xué)習(xí)本門課的目的熟悉、理解并掌握液壓控制元件的基本特性熟悉、理解并掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法和步驟。具備從事液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的基本能力和進(jìn)一步學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。6課程內(nèi)容液壓放大元件液壓動(dòng)力元件機(jī)液伺服系統(tǒng)電液伺服閥電液伺服系統(tǒng)及設(shè)計(jì)7考核方式作業(yè)（20%）期末考試（閉卷考試80分）其它規(guī)定按學(xué)校文件執(zhí)行81.1液壓伺服控制系統(tǒng)的工作原理及組成一、液壓伺服控制系統(tǒng)的工作原理二、液壓伺服控制系統(tǒng)的組成91)采用電壓比較的液壓工作臺位置控制系統(tǒng)傳感器1被控對象傳感器2比較元件執(zhí)行元件放大元件指令元件10控制框圖控制系統(tǒng)組成：被控對象指令元件比較元件指令傳感器反饋傳感器動(dòng)力元件（閥、缸）擾動(dòng)指令電位器反饋電位器伺服閥液壓能源I液壓缸電放大KaIUiE-電壓比較UPKa被控工作臺XP工作臺指令Xi液壓動(dòng)力元件放大元件112)采用電壓比較的電動(dòng)工作臺位置控制系統(tǒng)傳感器1被控對象傳感器2比較元件執(zhí)行元件放大元件指令元件12電動(dòng)力元件控制框圖擾動(dòng)指令電位器反饋電位器可控硅電源I電放大KaEUiE-電壓比較UPKa被控工作臺XP工作臺指令Xi電機(jī)控制系統(tǒng)組成：被控對象指令元件比較元件指令傳感器反饋傳感器動(dòng)力元件（可控硅、電機(jī)）將液壓動(dòng)力元件（伺服閥、缸）換成電動(dòng)力元件（可控硅與電動(dòng)機(jī)）133)采用力比較的液壓工作臺位置控制系統(tǒng)指令傳感器K1反饋傳感器K2F1F2F1=Xi*K1F2=Xp*K214液壓動(dòng)力元件控制框圖

采用力比較方式，用彈簧作為位移-力傳感器，以閥芯作為力比較元件。擾動(dòng)液壓缸1K1+K2DF-力比較Ka被控工作臺XP工作臺指令XiF1F1F2F2指令傳感器K1指令傳感器反饋傳感器K2反饋傳感器伺服閥液壓能源xv154)采用直接位置比較的液壓工作臺位置控制系統(tǒng)指令元件與閥芯相連受控對象與閥套相連Xi=X芯Xp=X套16閥芯與閥套控制框圖采用閥芯閥套直較方式擾動(dòng)液壓缸Xv-位置比較Ka被控工作臺XP工作臺指令XiX芯X套1指令傳感器1反饋傳感器伺服閥17psp0p1p2Aqq閥芯輸入

x輸出y

力矩馬達(dá)cPLC位移傳感器A-D/D-A轉(zhuǎn)換工作臺恒壓力油源放大電路負(fù)載測量桿計(jì)算機(jī)液壓控制部分電子部分5)計(jì)算機(jī)控制電液位置控制系統(tǒng)18計(jì)算機(jī)控制電液位置控制系統(tǒng)原理框圖液壓執(zhí)行件電放大被控制對象檢測及物理量轉(zhuǎn)換XiEBF-Xo擾動(dòng)比較信號發(fā)生

計(jì)算機(jī)控制部分D/AA/D電液伺服閥液壓能源19XPXi升力阻力6)飛機(jī)舵機(jī)機(jī)液控制系統(tǒng)pS飛機(jī)舵機(jī)指令位移比較杠桿舵機(jī)位移XPXV20-杠桿三比較XP手XiXVXPXi舵機(jī)位移XV手動(dòng)XV=X1-X2L2L1+

L2X1指令L1L2Xi舵機(jī)位移-X2L1L2XPL1L1+

L2X1X221液壓動(dòng)力元件擾動(dòng)液壓缸-杠桿比較飛機(jī)舵機(jī)XP指令XiXV伺服閥液壓能源1212XPXipS飛機(jī)舵機(jī)比較杠桿舵機(jī)位移XV手動(dòng)22放大三元件輸出y2開環(huán)控制部分負(fù)反饋部分7)電液三仿形三控制三系統(tǒng)測量傳感器2測量傳感器1輸入y1psp0p1p2Aqq

x

力矩馬達(dá)恒壓力油源比較元件與調(diào)節(jié)器U1U2I指令元件被控對象23開環(huán)控制（放大）部分液壓三缸及負(fù)三載閉環(huán)三控制三系統(tǒng)三由開環(huán)三控制三（動(dòng)三力）和負(fù)反三饋裝三置兩部三分組三成；負(fù)反三饋裝三置由比較三元件三、測三量反三饋元三件、三調(diào)節(jié)三器構(gòu)成三；開環(huán)三控制三部分由放大三元件三（電液三伺服三閥）、三能量三轉(zhuǎn)換三元件三（缸）、三負(fù)載構(gòu)成三；指令三元件通過三閉環(huán)三系統(tǒng)三控制被控三對象，使三被控三位移y2跟蹤三指令三位移y1。放大三器被控三制對象傳感2（物三理量三轉(zhuǎn)換三）y1EU2-y2電液三仿形三控制三系統(tǒng)三原理三框圖擾三動(dòng)比較指令元件其余三部分三為負(fù)三反饋三裝置電液伺服三閥液壓三能源（伺三放）傳感1U1I24二、三液壓三伺服三控制三系統(tǒng)三的組三成輸入三元件反饋三測量三元件比較三元件放大三轉(zhuǎn)換三元件執(zhí)行三元件控制三對象校正三裝置液壓三能源三裝置251.三2液壓三伺服三控制三的分三類一、三按輸三入信三號分三類：1定值控制三系統(tǒng)三：其三本任三務(wù)是三抗干三擾性2程序控制三系統(tǒng)：按三給定三規(guī)律三變化3伺服控制三系統(tǒng)：隨三動(dòng)（三穩(wěn)定三、準(zhǔn)三確、三快速三）二、三按被控三物理三量分三類：1位置控制三系統(tǒng)；2速度控制三系統(tǒng)；3力控制三系統(tǒng)三：驅(qū)三動(dòng)力三控制三系統(tǒng)三、負(fù)三載力三控制三系統(tǒng)4加速三度控三制系三統(tǒng)5壓力三控制三系統(tǒng)26三、三按液三壓動(dòng)三力元三件的三控制三方式三或液三壓控三制元三件的三形式三分類三：1)節(jié)流三式（三閥控三式）控制三系統(tǒng)閥控三液壓三缸系三統(tǒng)、三閥控三液壓三馬達(dá)三系統(tǒng)恒壓三伺服三系統(tǒng)三、恒三流伺三服系三統(tǒng)（三結(jié)構(gòu)三簡單三、價(jià)三廉、三效率高但三閥的三線性三度差三，用三于系三統(tǒng)性三能要三求不三高的三場合三）優(yōu)點(diǎn)三：響應(yīng)三速度三快、三控制三精度三高、三結(jié)構(gòu)三簡單缺點(diǎn)三：效率三低2)容積三式（三變量三泵控三制或三變量三馬達(dá)三控制三）控制三系統(tǒng)伺服三變量三泵系三統(tǒng)、三伺服三變量三馬達(dá)三系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)三：效率三高缺點(diǎn)三：響應(yīng)三速度三較慢三、結(jié)三構(gòu)復(fù)三雜，三操縱三變量三機(jī)構(gòu)三需要三單獨(dú)的三能源27四、三按控三策略三分類三：一般三控制三系統(tǒng)三、串級控制三系統(tǒng)三、自適三應(yīng)控制三系統(tǒng)三等。五、三按信三號傳三遞介三質(zhì)的三形式三分類三：1)機(jī)械-液壓控制三系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)三：結(jié)三構(gòu)簡三單、三工作三可靠三、維三護(hù)簡三便缺點(diǎn)三：校三正、三增益三調(diào)整三不方三便，三摩擦三間隙應(yīng)用三：響三應(yīng)和三精度三要求三不是三很高三的位三置控三制系三統(tǒng)2)電氣-液壓控制三系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)三：綜三合電三氣與三液壓三的優(yōu)三點(diǎn)：三對信三號的三測量三、校三正、三放大三比較三方便三，且三響應(yīng)三速度三快，三抗負(fù)三載剛?cè)却?)氣動(dòng)-液壓控制三系統(tǒng)三。偏差三信號三的檢三測和三初始三放大三均采三用氣三動(dòng)元三件完三成優(yōu)點(diǎn)三：氣三動(dòng)測三量靈三敏度三高、三工作三可靠三、可三在惡三劣的三環(huán)境三中工三作、三結(jié)構(gòu)三簡單缺點(diǎn)三：需三要?dú)馊吹热綄偃O(shè)備此外三還有模擬三控制三系統(tǒng)三、數(shù)三字控三制系三統(tǒng)之分。28一、三液壓三伺服三控制三的優(yōu)三點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)三：電機(jī)三：同三功率三時(shí)慣性三大--三--響應(yīng)三慢；液壓三馬達(dá)三：同三功率三時(shí)慣性三小--三--響應(yīng)三快。直線三運(yùn)動(dòng)三：電傳三動(dòng)：齒輪+齒條+電機(jī)--三--慢、三難；液壓三缸驅(qū)三動(dòng)：--三--快、三易。29設(shè)有三一充三滿流三體的三密閉三容腔,其內(nèi)三流體三容積V=1三L,其內(nèi)三壓力p=1三0M三Pa三,設(shè)將三其內(nèi)三的能三量在三時(shí)間三間隔t=三0.三1S三ec內(nèi)釋三放出三來我三們可三計(jì)算三出此三間的三平均三功率N為:1)適應(yīng)三于功三率大三的場三合302)適應(yīng)三于要三求剛?cè)却笕?、響三?yīng)快三的場三合設(shè)有三一液三柱如三圖三所示三，其三液柱三剛度K和液三柱的三固有三頻率ω可由三下兩三式計(jì)三算：通常,液體三的體三積模三量E=2三.1三×1三09Pa三,當(dāng)A=三3.三85三×1三0-3m2，V=3三.8三5×三10-4m3，M=2三0k三g時(shí),液柱三剛度K和液三柱固三有頻三率ω分別三為柱塞面積AL體積VML=0.1mD=70mm試將三此頻三率與三交流三電的三頻率三比一三比!313)液壓三伺服三系統(tǒng)三抗負(fù)三載的三剛度三大1）液三壓剛?cè)雀呷?，允三許較三大的三開環(huán)三放大三系數(shù)三，故三高精三度，三高響三應(yīng)。2）油三液的三可壓三縮性三很小三，泄三露也三很小三，故三速度三剛度三大，三組成三閉環(huán)三時(shí)位三置剛?cè)纫踩蟆Ｈ刹扇瞄_三環(huán)控三制電動(dòng)三機(jī)的三位置三剛度三接近三于零三，只三能采三用閉三環(huán)控三制。氣動(dòng)三系統(tǒng)三由于三氣體三可壓三縮性三的影三響，三其剛?cè)戎蝗幸喝龎合等y(tǒng)1/三40三0。324)適應(yīng)三于要三求自三動(dòng)化三程度三高,要求三控制三精度三高的三場合流體三傳動(dòng)三及控三制由三于其三控制三部分三直接三采用三電控三件，三易于電控三及計(jì)三算機(jī)三控制、可三柔性三大；三由于三系統(tǒng)剛度三高，又三可引三入閉三環(huán)控三制元三件，三易于三達(dá)到高精三度的控三制。在大三型設(shè)三備、三自動(dòng)三化程三度高三的設(shè)三備，三一方三面要三求功率三大，另三一方三面要三求精度三高，由三于現(xiàn)三代化三要求三生產(chǎn)三速度三快、三生產(chǎn)三程序三靈活三，因三此，三機(jī)-電-液一三體化三系統(tǒng)三變成三為了三首選三。在軍三工設(shè)三備方三面上三也是三如此三。可實(shí)三現(xiàn)無三人化三工作三，控制三精度三可達(dá)0.三1μ三m以上335)其它三優(yōu)點(diǎn)潤滑三性好三，壽三命長調(diào)速三范圍三寬，三低速三穩(wěn)定三性好能量三存儲三較方三便（三蓄能三器）過載三保護(hù)三容易易冷三卻34二、三液壓三伺服三控制三的缺三點(diǎn)1)元件制造三精度三高,通常三機(jī)械三精度三為微