第六章电液控制系统.pptVIP

第1页，共29页，星期日，2025年，2月5日第六章电液伺服系统电液伺服系统综合了电气和液压两方面的特长，具有控制精度高、响应速度快、输出功率大、信号处理和各种参量反馈灵活等优点电液伺服系统适合于负载质量大、响应速度快的场合，应用于国民经济和军事工业各个领域第2页，共29页，星期日，2025年，2月5日6.1.电液伺服系统的类型按控制元件分：阀控、泵控按输入与输出关系分：开环控制、闭环环控制按输入指令分：模拟伺服系统、数字伺服系统6.1.1模拟伺服系统全部信号都是模拟量信号可以是直流或交流特点：重复精度高，分辨力较低（绝对精度低），精度很大程度取决于检测装置的精度，微小信号易受噪声和零漂影响电液伺服系统分类按输出参量分：位置控制、速度控制、力控制第3页，共29页，星期日，2025年，2月5日6.1.电液伺服系统的类型6.1.2数字伺服系统数字伺服系统中部分或全部信号是离散参量全数字系统中动力元件通过数字阀或电液步进马达能够接受数字量数模混合系统利用D/A转换器将数字指令转换成模拟量输给控制元件，A/D转换器将输出的模拟量转换成数字量反馈到输入端进行比较特点是分辨率高，绝对精度高、受噪声和零漂影响小第4页，共29页，星期日，2025年，2月5日6.2.电液位置伺服系统的分析电液位置伺服系统是最基本和最常用的伺服系统广泛用于机床工作台位置、轧机板厚、带材跑偏、飞机和轮船的舵机控制，雷达和火炮控制系统及振动试验台等6.2.1系统组成及其传递函数自整角机作为角差检测装置的位置伺服系统。系统传递函数是各环节传递函数的组合自整角机传递函数：角误差很小时自整角机增益为：第5页，共29页，星期日，2025年，2月5日6.2.电液位置伺服系统的分析相敏放大器传递函数：相敏放大器频响很高，其动态相对液压动力元件可忽略，可看成比例环节。增益：伺服放大器传递函数：伺服放大器频响很高，是比例环节。增益：伺服阀频宽3-5倍液压频率时，伺服阀可近似为二阶振荡环节伺服阀频宽5-10液压频率时，伺服阀可近似为二阶振荡环节电液伺服阀传递函数：伺服阀频宽与液压频率相近时，伺服阀可近似为二阶振荡环节第6页，共29页，星期日，2025年，2月5日6.2.电液位置伺服系统的分析设不考虑弹性负载和结构柔度影响，阀控马达动态方程为：式中是齿轮传动比于是可得系统方框图伺服阀响应较液压动力元件快得多，可忽略阀的动态性，看作比例环节。系统开环传递函数简化为：可得系统开环传递函数：式中开环增益第7页，共29页，星期日，2025年，2月5日6.2.电液位置伺服系统的分析6.2.2系统稳定性分析简化后系统方框图对应的开环传递函数与机液伺服系统的相同，系统稳定条件仍是：通常要求系统有适当的稳定余量，相位余量应在30o～60o之间，增益余量20lgKg6db（或Kg2）Kg是谐振频率处的幅值比通过适当的参数匹配保证系统的相位余量和增益余量第8页，共29页，星期日，2025年，2月5日6.3.电液伺服系统的校正电液位置伺服系统性能主要由动力元件参数ωh和ζh决定单纯调节增益往往满足不了系统的全部性能要求，因此就要对系统进行校正系统校正注意其特点：液压位置伺服系统的开环传递函数通常简化为一个由比例环节、积分环节和二阶振荡环节的组合液压阻尼比较小，致使增益余量不足而相位余量有余参数变化大，阻尼比随工作点变动在很大范围内变化可用滞后校正、速度与加速度反馈校正、压力反馈和动压反馈校正进行校正第9页，共29页，星期日，2025年，2月5日6.3.电液伺服系统的校正6.3.1滞后校正滞后校正通过提高低频段增益，减小系统稳态误差在保证系统稳态精度的条件下，降低高频段增益保证系统稳定性滞后校正由电阻电容组成的无源网络实现串接在前向通路的相敏放大器和功率放大器之间的直流部分中传递函数为：式中ωrc=1/RC:超前环节转折频率R、C:电阻和电容，α1:滞后超前比第10页，共29页，星期日，2025年，2月5日6.3.电液伺服系统的校正由于α1:滞后时间常数大于超前时间常数，网络具有纯相位滞后特征滞后网络是一个低通滤波器，利用它的高频衰减性，在保证系统稳定的条件下提高系统的低频增益，改善系统稳态性能或在保证系统稳态精度的条件下降低高频增益保证系统稳定性滞后校正利用了高频衰减特性而非相位滞后在阻尼比小的系统中，提高增益的限制因素是增益余量，而不是相位余量有余前面的电液位置伺服系统加入滞后校正后传递函数成为式中