液压伺服与比例控制系统Chapter7教案分析.pptVIP

思考题 1、在确定执行元件主要规格尺寸时，对位置和速度控制系统为什么要限定？在力控制系统是否也受此限制，为什么? 2、如何确定伺服阀的规格? 3、选择反馈传感器时应注意哪些问题? 4、在设计系统时，可采用哪些方法确定系统的开环增益? 5、伺服系统对液压能源有哪些要求?如何选择液压伺服系统的液压能源？ * 第7章 电液伺服系统的设计和应用 《液压伺服控制系统》 多媒体授课系统 第7章 电液伺服系统的设计和应用 本章摘要 工程上常用频率法设计液压伺服系统，这是一种试探法。根据技术要求设计出系统以后，需要检查所设计的系统是否满足全部性能指标。如不能满足，可通过调整参数或改变系统结构(加校正)等方法，重复设计过程，直至满足要求为小。因为设计是试探件的，所以设计方法具有较大的灵活性。 7.1 系统简要设计步骤 1、明确设计要求 根据用户要求和系统工作条件，分析设计任务，确定技术指标。 系统的要求和条件包括： （1）、系统用途，适用范围； （2）、负载工况，负载形式，最大速度和加速度； （3）、工作条件：环境条件，外形、重量要求等； （4）、其他要求：成本、可靠性、电源等。 性能指标包括： （1）、精度：静差，稳态误差。 （2）、动态品质：稳定性——幅值裕量和相角裕量；快速性——频宽；过渡过程品质——超调，过度时间和振荡次数。 2、方案选择 选择合理控制方案，拟定大体结构，绘制系统原理方块图； 3、静态计算 根据系统要求和负载条件，选择动力机构的形式和参数。 （1）、确定供油压力； （2）、通过负载轨迹，求驱动力机构的匹配参数； （3）、选择伺服阀，根据系统的工作状态及精度要求，确定系统的开环增益，选择传感器、放大器和其他元件； 4、动态分析计算。 （1）、列出各元件运动方程，求传递函数；。 （2）、绘出系统方块图、开环和闭环频率特性，分析系统的稳定性，校核系统的频宽和峰值； （3）、通过仿真分析系统动态品质指标。 5、误差分析与计算 计算各项稳态误差及静差，校核系统精度指标。 6、修改设计 如果系统精度或动态品质不满足要求，修改动力机构参数，确定校核方案，重复3，4，5步骤，直到满足为止。 7、选择液压源 确定液压能源的形式和参数，选择辅助设备。 8、调试与实验 进行原理和模拟试验，也可以通过实物实验、半实物半模拟实验。 7.2 设计举例 带钢卷曲机跑偏控制系统设计 机组的最大卷曲速度 v=5m/s; 最大刚卷质量 m1=15000kg; 卷曲机移动部分质量 m2=20000kg; 卷曲误差 E=±（1~2）mm; 移动距离 L=150mm; 导轨摩擦系数 mu=0.05; 根据同类机组确定系统的性能指标为： 系统误差 E=±2mm; 系统频宽 f(-3dB)=20rad/s; 最大工作速度 vm=2.2e-2m/s; 最大加速度 am=0.47m/s2; 1、设计要求： 2、方案选择 采用电液伺服阀、液压缸、放大器、光电检测元件组成系统。 3、静态计算 （1）、根据负载轨迹和负载工况确定A、Q0 横向移动速度信号可用幅值为最大工作速度、频率为系统频宽的正弦信号来近似： 力平衡方成为： 最大负载力为：32900N； 最大负载速度：0.022m/s 找阀控缸动力机构的输出特性与该负载轨迹相切，并使两者的最大功率点尽量靠近，负载轨迹的最大功率点可通过求导数并令其为零求得，其值为： 液压动力机构的最大功率点公式为： 是动力机构和负载轨迹点相重合，并认为他们在该点相切，则A，Q0分别为： 这里参照同类机组，供油压力取40bar。区标准直径后，A=94.25e-4 m^2 （2）、选取伺服阀 选取Ps=63bar的DYC系列两级滑阀式电液伺服阀，其空载流量： 选择DYC系列供油压力为Ps=63bar时，额定空载流量为25L/min伺服阀可以满足要求。 该伺服阀的额定电流I0=300mA，控制绕组电阻为2*20Ω。当阀工作在Ps=40bar时，空载流量为： 此时伺服阀的流量增益为: 由实测的压力增益曲线Kp=1.613e8Pa/A 4、动态分析与计算 （1）、求取各元件的传递函数 伺服阀的传递函数由实测频率特性，经曲线拟合得： 光电检测其和伺服放大器可看成比例环节： 增益K可通过改变伺服放大器的增益在较宽的范围内调整。计算液压缸的容积时，考虑到管道容积，加上系数： 由于被控质量大，动力机构的阻尼主要由摩擦提供，根据同类机型阻尼比取0.3，动力机构的传递函数为： （2）、绘制系统方块图 系统开环传递函数为： 式中：Kv为速度放大系数 （3）、根据系统精度或频宽要求初步确定开环增益:该系统的稳态误差主要是速度和架速度信号引起的位置误差，其中速度引起的误差所占比重较大，考虑到其他因素的影响，进