电液伺服阀控活塞式液压摆动马达位置控制系统设计.docVIP

电液伺服阀控活塞式液压摆动马达 位置控制系统设计 姓名： 黄鹏 学号： 101201207 班级： 机械1002班 专业： 机械设计与制造及其自动化 学院： 机械工程学院 第一章、设计任务和要求 1.1活塞式液压摆动马达的组成及工作原理 活塞式液压摆动马达是将直线运动转换为旋转摆动的液压—机械复合传动机构，其中结构原理如图所示。它由滚珠螺旋副、滚珠花键导轨副、旋转输出套以及液压油缸等组成。摆动马达的工作原理为：液压油进入油缸驱动滚珠螺旋丝杆轴往复直线运动，滚珠螺旋丝杆轴驱动螺旋旋转输出套做往复旋摆运动，滚珠花键导轨副防止螺旋丝杆轴转动。 活塞式液压摆动马达是将直线运动转换为旋转摆动的液压—机械复合传动机构，其中结构原理如图所示。它由滚珠螺旋副、滚珠花键导轨副、旋转输出套以及液压油缸等组成。摆动马达的工作原理为：液压油进入油缸驱动滚珠螺旋丝杆轴往复直线运动，滚珠螺旋丝杆轴驱动螺旋旋转输出套做往复旋摆运动，滚珠花键导轨副防止螺旋丝杆轴转动。 电液伺服控制系统传递函数方框图 3.2负载的等效处理 阀控马达系统中弹性负载可忽略不计，这里主要考虑惯性负载和外负载力矩。 1.惯性负载 包括液压马达转动惯量Jm和外负载二次元件转动惯量JL，又马达和负载直接相连，所以马达和负载折算到马达旋转输出套上的总惯量：Jt=Jm+JL。 2.外负载力矩 由加载模块调定加载压力，使承载元件二次元件产生一定量转动力矩，即外负载力矩Mm。 3.3系统传递函数参数确定 1.伺服放大器增益Ka 这里采用与电液比例方向阀配套使用的E-ME-L-01型伺服放大器，其误差电压额定输入值为Uo=10（V），额定输出电流为Io=3A，所以有 （3-16） 2.电液伺服阀稳态工作点流量增益Kq 从所用DPZO-L270型电液伺服阀流量特性曲线3-2可以得出：阀压降Δp为10bar时，额定流量qv为200l/min。 设空载时阀额定流量为qv1，又供油压力为31.5Mpa，则可得 （3-17） 又知阀额定电流I1=10mA，则有电液伺服阀空载稳定工作点附近流量增益为： （3-18） 3.电液比例阀压力-流量系数Kc （3-19） 4.活塞式液压摆动马达参数 马达的最大旋转摆角为50°=0.8727rad； 最大转速ωmax=30°/s=0.5236rad/s， 最大角加速度εmax=50°/s2=0.8727rad/s2； 液压缸以外运动部件受到干摩擦力矩为Mm=150kg·m=1500N·m； 液压缸的粘性摩擦系数为Bp=1.5×kg·m2/s； 负载转动惯量为J=4.18N·m·， 液压弹性模量为βe=7000×105N/m2。 忽略负载粘性摩擦系数，取d0=0.12m，λ=18°得： 由式（3-7）忽略弹性负载的影响得： 为满足最大功率要求则 则满足满量程所需要的活塞容积 考虑到管道体积及活塞有效容积利用率，将上述容积扩大20%作为塞式液压摆动马达、伺服阀腔及连接管道总容积，即 4.其它参数 由液压试验台资料及液压手册可以查得下列参数。 阀固有频率ωv=60Hz=377rad/s 阀阻尼比ζv=0.70 速度传感器增益Kf=0.21V·s/rad 计算 由以上已知参数可以计算出 忽略马达活塞泄漏，则 （3-20） （3-21） （3-22） （3-23） Jt=4.18N·m·s2 （3-24） 于是，电液伺服阀的传动函数为 （3-25） 液压马达角速度对流量的传递函数为 （3-26） 马达角速度对外负载传递函数为 （3-27） 3.4系统特性分析 阀控马达速度控制系统是一零型有差系统，对于阶跃输入，速度偏差随速度增大而增大。这是因为要增大输出速度，电液伺服阀就要增大相应的输出流量；而增大相应的输出流量所需要的输入电流是由偏差而获得的。所以，只是把位置反馈变为速度反馈所组成的速度控制系统，不仅是有差系统，而且往往是不稳定的，或是稳定裕量很小。 3.4.1开环传递函数 由上可知阀控马达速度控制系统输出速度的相应电压与输入偏差电压开环传递函数为： （3-28） 系统开环增益 开环传递函数为： （3-29） 其中K=484.5 第四章、校正后的伯德图、阶跃响应和正弦响应 %Draw Bode clear all; clc; num=200*[0.