《液压控制系统》课程设计-自动压砖机喂料车液压控制系统设计.doc

《液压控制系统》设计任务书 一、液压控制系统设计的目的 1、巩固和深化已学的理论知识，掌握液压控制系统设计计算的一般方法和步骤。 2、熟悉并会用有关国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料 二、题目及要求 自动压砖机喂料车液压控制系统设计 设计原始数据如下表所示。 数 参 据 数 数 据 I II III IV V 车料总重量（kN） 120 160 250 220 200 快进速度（mm/s） 12 6 10 8 14 工进速度（mm/s） 6 3 5 4 7 快退速度（mm/s） 24 12 20 16 28 慢退速度（mm/s） 14 8 12 10 16 系统频宽f0.7（Hz） 3 2.5 2 1.5 1 速度精度（mm/s） 1.6 0.8 1.2 1 2 试完成以下工作： 1、全面了解被控对象，进行工况分析。 2、确定控制方案，拟定液压系统原理图。 3、系统计算，选择液压控制系统各元件。 4、系统建模仿真，控制器设计 5、编写液压控制系统设计说明书。 自动压砖机喂料车系统示意图如下： 1-上料车 2-传感器 第一章 绪论 1.1微机控制系统的发展概况 1.1.1电液比例控制技术概述 微电子技术的发展使微机、超大规模集成电路和传感器技术有突破性进展，全世界已进入以机电液一体化为核心的设备革命阶段，上程机械实现机电液一体化是其发展的必然趋势。近年来上程机械的发展主要是操纵和控制机构的改进。要解决控制问题，只从机械和液压角度来考虑很难使产品有质的飞跃，必须引入具有良好控制性能和信息处理能力的电子技术或电液转换技术。 因此，计算机技术和控制理论对液压控制技术的发展显得日益重要，现代液压控制技术从第二次世界大战以后得到迅速发展。到60年代后期，各类民用工程对电液控制技术的需求，显得更加迫切与广泛。但是，由于传统的电液伺服阀对流体介质清洁度要求十分苛刻，制造成本和维护费用比较高昂，系统能耗也比较大，难以被各工业用户所接受;而传统的液压开关量控制又不能满足高质量控制系统的要求，工程技术实际迫切需要开发一种可靠、价廉、控制精度和响应特性好的控制形式。电液比例控制技术正是为了适应这一要求，从60年代末迅速发展起来的。电液比例控制技术是电液控制技术的一项新发展，是连接现代微电子技术和大功率工程控制设备之间的桥梁，已成为机电一体化技术的重要内容和现代控制工程的基本技术构成之一。德国博世公司开发的农业拖拉机液压提升器电子控制系统，引入了比例阀、可编程控制器和数据总线技术，使其电控系统功能更加完善，成本显著降低，迅速占领了欧美各种拖拉机的应用市场。 比例技术的发展大致可以划分为三个阶段: 从1967年瑞士Beringer:公司生产KL比例复合阀起，到70年代初日本油研公司申请了压力和流量比例阀二项专利为止，标志着比例技术的诞生时期。这一阶段的比例阀仅仅是将比例型的电一机械转换器，如比例电磁铁代替传统液压阀的开关电磁铁或手调螺杆机构而已。阀的结构原理和设计准则儿乎没有变化，大多数不含内反馈闭环。其工作频宽也仅在1~5SHz之间，稳态滞环在4%~7%之间。多用于开环控制，这个时期的阀可以称之为早期比例阀。 从1975年到1980年间可以认为比例技术的发展进入了第二阶段。采用各种内反馈原理的比例器件大量问世耐高压比例电磁铁和比例放大器在技术上也日趋成熟，比例器件的工作频率已达5~15Hz，稳态滞环减小到3%左右。可用于开环,闭环控制,应用领域不断扩大。 80年代，比例技术进入了发展的第三阶段。比例器件设计原理进一步完善，采用压力、流量、位移内反馈和动压反馈及电校正等手段，使阀的稳态精度、动态响应和稳定性都有了进一步的提高。除了因制造成本所限，比例阀在中位保留死区以外，它的稳态和动态性均已和工业伺服阀没多大区别。另一项重大进展是，比例技术开始和插装阀控制技术相结合，开发出各种不同功能和规格的二通、三通型比例插装阀，形成了80年代的电液比例插装技术的新特征。同时，由于传感器和电子技术的发展还出现了电液一体化的比例器件。电液比例技术逐步形成了80年代的集成化趋势。第三个值得指出的进展是电液比例容积器件，各类比例泵比例控制马达相继出现，为大功效工程控制系统的节能提供了技术基础。 进入90年代以后，国外的比例阀（电反馈）的工作频宽大多在10 Hz以上。如德国REXROTH公司生产的力士乐4WRE10型/10系列电液比例方向流量阀，对不同的电信号可输出不同的流量。 1.1.2电液比例控制系统特点 所谓电液比例控制系统是指在应用流体传动与控制的工程系统中，凡是系统的输出量，如：压力、流量、位移、速度、加速度、力、力矩等，能由输