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第5章 电液伺服控制系统的分析与设计 §5.1 工作原理与类型 一 典型电液伺服系统 阀控马达角位移电液伺服控制系统 泵控液压马达位置伺服系统原理图 二 电液伺服系统的分类 §5.2 电液位置伺服系统的分析 分析包括静、动态特性：稳、快、准。 一 传递函数与方框图 二 稳定性分析 Bode图 系统开环稳定判据 低频段与高频段渐近线交点的对数幅值为 阻尼比 较小时，在频率 处有一个峰值 根据稳定判据： 闭环传递函数 §5.3 电液力控制系统 二 数学模型 三 动、静态分析 开环Bode图：剪切频率、幅值裕度、相位裕度 闭环Bode图：闭环频带宽度 开环Bode图 闭环Bode图 开环Bode图：剪切频率、幅值裕度、相位裕度 闭环Bode图：闭环频带宽度 例题(作业) 如下图所示液压位置伺服系统，已知： ， ， ， 。 求： 1)系统临界稳定状态时的放大器增益 多少? 2)当 时，系统作 m/s等速运动时的位置误差为多少? 3) Ka值同2 ) ，系统作 m/s2等加速运动时的位置误差为多少? 4 )Ka值同2 ) ，伺服阀零漂 时引起的静态误差为多少？ 液压位置控制系统，闭环方框图如图。用simulink仿真完成该系统的频域特性、时域特性仿真及跟踪误差的计算。 SIMULINK仿真模型 液压位置控制系统，闭环方框图如图。用simulink仿真完成该系统的频域特性、时域特性仿真及跟踪误差的计算。 结构组成 主要功能介绍 带钢卷取机跑偏电液控制系统方块图 开环及闭环频率特性 时间响应 加大Ka时的时间响应曲线 闭环位置柔度 位置刚度越大，稳态误差越小。 闭环位置刚度 液压动力元件速度刚度 3 零漂、死区等内干扰引起的静态误差 放大器，电液伺服阀的零漂，死区以及负载运动时的静摩擦都要引起位置误差----系统的静差。 为了减小静态误差，应增大干扰作用点以前的回路增益（包括反馈回路的增益）。 4 总误差 跟随误差、负载误差、静态误差之和。 被调量是力。 传递函数 方框图 开环传递函数 力控制系统开环增益 系统近似为惯性环节 负载刚度液压弹簧刚度，KKh 系统动态特性由负载特性决定。 KKh 开环Bode图 1 稳定性 考虑反馈传感器、放大器、伺服阀相位滞后，系统可能会不稳定。 稳定性受负载刚度影响。 只考虑液压缸和负载的动态特性时，系统稳定； 谐振处的幅值 负载刚度减小，谐振幅值增大，稳定性变坏。 2 快速性 穿越频率随负载刚度变化。 穿越频率 负载刚度较小，频宽提高受负载刚度限制；力控制系统中，负载变化。通过校正提高快速性。 3 稳态误差 为减小伺服阀零漂、死区等影响，应增大电气增益，减小液压的力增益。 力控制系统是0型系统，为保持输出力Fg，稳态误差 例：设有一位置控制系统，闭环方框图如图。求该系统的剪切频率、幅值裕度、相位裕度、闭环频带宽度。 例：设有一位置控制系统，闭环方框图如图。求该系统的剪切频率、幅值裕度、相位裕度、闭环频带宽度。 - + Ka Kf n Ur Uf 带钢卷取机跑偏电液控制系统原理 * 工作台电液伺服位置控制系统 1 按输出量 位置伺服、速度伺服、力伺服、压力伺服 2 按控制元件 阀控系统 泵控系统 3 按输入信号 电液模拟伺服、电液数字伺服 系统方框图 系统方框图 电桥与伺服放大器 忽略伺服放大器动态影响 系统方框图 电液伺服阀 ωsv(3~5) ωn ，动力机构固有频率 ωsv(5~7) ωn 系统方框图 简化后 开环传递函数 开环放大系数，速度放大系数 实测结果： 阀控缸液压阻尼比 通常在0.1~0.2左右 稳定性判据可写为 系统稳定后，还要求有一定的稳定裕度。 幅值裕度K