电液伺服系统

【实例简介】
电液伺服系统控制 电液伺服位置控制 力控 速度控制
§6电液压力掉制伺服阌 …"·…""··M""…"·(62 静态分析 ■■昏_ 4了 二、动态分析 4--fa §7伺服阀的性能及其秘烙选择………… …l6 §8电液伺服阀的试验方法……………… 了 第四彦电气觉件 ↓■自■■血晷■■■■L■』■■卩郾着■■■↓■晷■·■ §1检测元件 ◆自量鲁PP早『ηP■■■1冒冒■■昏14■■ 卜■■■昏}■覃贔14■『↓ 旋转死压器 甲鲁司中司●p■■I明●甲■■4b■甲 ●■d幽d司血■自■I■■■■』■■■■■ +76 、自整角机… 4■■ 、电倞计测量差角 测速发机… 五、压方传感器…………r…… §2调节器………… ,比例节器………………………"………*+… 、积分调节器…tt 、比例积分调器 0 口、黴分调节器 五、比例积分微分调节器… ·■幽 J L 六,恹性调节器*… 、函数发生器 §3何胀放大器 1量■■d …h!95 侗服放大器的用途及种类 日?日1■ 、线性何服放大器……… 积分伺服放大器…… 93 第五章电位置伺服系統 h1b■d §1系统的组成与方块图 §E系统的频率响应与瞬态响成分析 甲4·d cO ,圻环類率响应利稳定性分析…… 环频率响应… 、系统的瞬态响应……-…… 24k 丙、计算举例 ?! S3稳态误差分析 系统的稳态误差……… 2 系統的静态误差 2 、计算举倒…… 26 §4英型液压位置伺服系统的特点及设汁原圳 、液压位何服系统(未经校正)的特点……… ■■■■日L!PlP-b 、液压位賢俩服系统的设计琺则… 、双凵益位置何服系統 §5具有弹性负载的位置何服系统…… 系统的货递函数和博德图 ·平t4·1 兄 、具有弹性负我时液三位何服系统的点 ■T■『 三、流量补偿…………………… §6液压间服系统的常用校正方法 、滯厅校正……… ,■+4 r、滯后-超前校正… l甲■■p 、加巫度和速度负反馈校正… 四、医力反馈和动压反校正……………… §7动力机构的参数选掸及系统简要谩计步髹… 、劢力机构的参数选择 二、系统简要议计步骤……… 第大章机械液压,服系統…… §1典型机液伺服系统的分析与设训 §2机液何服系统的校正方法… 阻尼器 26F 相位滞后的液压校正元 三,相位超前的液压技正元件……… 四、超前校π的机械刚碆………… 五、漲后松正的机械网络 1 72 六、滞后一超前校正蜊机峨网络……… 七、液压继动器献校正 A3液压伤型刀架 75 液压仿型刀梨的组成及其工作原理 PPP唱上1}4■lh:4■甲4p··甲甲日 、液压仿型刀架的稳定性校验………… 、液压仿型月架的稳态误差计算…… 川、举饲…”" 279 §4液压力矩版大器 、液国力矩放大器的组成及其工作原理………… ··28f 液压力矩放大器的方块图及其传递啊数 液压力矩放人器稳定性验 r-282 第七章电液速度控制系統… 24 21速度控制系统的组成及控制方式 ■咖 …!“∵y 32速度控制系统的分析与校正…… "·E85 一、,速度控制系统的方块图、传递函数和博镶图…,,, 速度控衔川路的校正…… 举例 1『甲着個4 2e8 §3速度控制系统设计示例 算八章电液力控制系統 §1驱动力控制系统 、单向出度驱动力抢系统 、双言出度驱动力控制系统 甲甲唱自自·P1甲■平■ 压力控制系統………… §2负载门控制系统… §3加载系统的组成及工作原理 正开囗伺感阀加载原理 …P2 开山何服蠼加载原……………… s4加载系统的方块图及传递函数 了 s5期载系统设计要点……………… 基本设计珉论……………… ,加载系锍设计步骤… 甲备4甲44F■ ■ 三、加我系绦的设计科序…… 23 四,设计举例 忄鲁會■4口■ r:· 算九章液压控制系统中的非线性…… s1非线件系统的特征及分析方法简介 ◆··彐了 §2饱和与死区特性对系统稳定性的影响 -,饱和特性…… 二γ死区特性……………………… §3非线性增撩特性………………… 、兼有饱和及死区的非线性 33 、圈增溢非线性 冒4 §4游隙利磁环特性……………*…… ……3 、游隙特性、… 导函中中 二、戤环特性 4平鲁日中自中和国會『曾P中 p·. ■!甲 §5摩擦非线性 嚼甲,鲁4 r39 惯仕力起主导作用的愫况…… 山■ 二、料性力起主导作用的情况…… ■d■冒會會■自由『nrm14 3; 三、弹筒力起主导作用的情况 ■中司■■p 4 F6液压控制系中常见的振荡现象及振荡原因判别……… 探查产生自持振荡的原因 液压控制系统中常见的振荡现泉……… 算十章电液控制系統的测试与调鹑 唱中自■■ 晕pbbd和b●:甲 72 §1电液挠系统的调磬… bd■甲唱即聊·●·自4ptp司p●papp郾 反极性的判断…… 3j2 增益调整………… 卩 s rr■pp 352 颤动调整……………*…………… 四、阀和敚大器调嫛……………… 五、局課反馈调慈………4 中P■■?:+:日■*·t ■罪l甲1 §2电液控制系统测试…………………… 、频率域方法“·!"… ■噜章·●@自看■■■■ 54 时同域方法… 口■q即■日q4■甲骨+4中中香冒P■I幽 1自山甲甲司卓4b啁d■ 35 三、随机壎方法… 看■十十士音■■■■ ■■■甲 ■■4上4啬 四、阶跃响刺与收递团数关系…… ■·b自P4中·■!甲P看1 §3电液控制系统的维护要点… …“ 十种污染尬障来源…………,… 、清洗方法 1日血自·『管■晋■ 申幽唱●唱即看卩■會 ,西d· 三、定期维护 b↓↓帚晋■▲,·ψ如铜··■●■p T會P會會■■P罪 绪论 液压挖街是液压技术领域的置要分支。近二十年来,许多工业部门和技领域对高响 应、高*度、高功率-重量比和大功率的液正控制系统的需要不断扩大,促使液压控制技 术迅速发展。特别是反馈控司技在液压装置中的应用、电子技术与液压技的结合,使 这门技术不论在元件和系统方画、理论与应用方面都∏趋完善和成熟,并形成为一门学科 成为液压技术的重要发展方向之一。目前液压控制技术已经住许多部门得到广泛应用,诸 如冶金、机楲等工业部门,飞栌、船舡交通部门,航空航天技术,海洋技术,近代科学试 验装置乃武器控制等。 我国于十年代开始液压伺服元件刹系统的研兖工作,现在已生产几种系列电液间服 Y产贔,液压控俐系统也在越来越多的部门得到了成功的应用。随着国民经济的发展,液 压控制技术会在更多的部门为实现我团个现代化然宏伟目标而发挥更大的作用 §1液压控制系统的工作原理 、液压传动与汽压控制系统 图0-1所示为液压传动系统一一流谓速系。图中若电磁铁通电,液压油经单向 阀进入活審杆侧,话塞向左快速运动,其速度由液军泵的流量浹定。当电碰铁a通电时, 活塞向右运动,回油流量受调速阀控制,改变调阚的开国即可调节活塞的速度。调速阀 其有压力补偿或温度补偿作用,可使流经调速闯的流量不受负载波动或者温度变化的影响。 但它不能补偿液压缸和单向阌等元件的内溺、所以当负载蹭加时,丙漏损的增崩会使系統 速度碱傻。 工作台 调速闯 电磁向网 p区 图0-1调末回路 109790 图0-3所示为带电液何服阀的调速系统。若放载不变,电液何服阀的翰出流量正比于 输入电流《阀开口正比于电流),方向刚取决于电流的极性。通过改变电控信号的大小和 方很容易实现速度调节。但一般 的同服阀没有点力补偿作用,在变 工作合 动负载作用下,它的性能比一般调 速阀五差。当负载力、摩擦和温度 变化时,系统时速度将随之而变 图0-3所尔为电液闭环速度控 制系统。它是在图0-2的基础L增 加炳个元件构成的,一个是反馈传 感器——恻速发电机,它产生正比 力炬马达 电裆信号 于实际速度的反饭电压,另一个是 伺服放大器,它把控制信号与反馈 图Q-2带何服阀的开环国路 号的差值(偏差信号)放大并输入给电液何服阀。为表示系统的组成和说明其工作原理, 可根据图34绘制系统原理方块图,见图-3b系统的工作过程简述如F 工作台 度反度 若◆电什限 何阀 功 电反 法大器 问服版大器 触点 控制個差 T赀 [哗[將] 被压恒 工伫一出度 反营号 测速 图-3 )闭环速度控倒系统!b)速度控邮系挑方块图。 系统在控信号作用下的调节过程当控制电压调高时,偏差信号兽大,电液付服阀 约输入电流增加,阀开口喲大,何邢辋出流量堦加,工作台增遨,这时测速杌的疋馈电 压乜相应增加,使偏差信号减小,宜到反馈电压与控制电压相接近时为止,这时工作台的 速度便增大到与控制电压相适应的数谊。若要求工作台速度降低,只需将把制电压调低, 工作过程相反。总之通过调节控制信号的大小和方向,就可以实现无级连续的控制负载速 度的日的 系统在负载扰动作用下的调节过程假如外负载力增加,周内漏增大工作台速度减 测速机输出电压降低,使偏差信号增大。同,通过增大伺股阀流量来控制工作台速 度重新达到給定值。反之,若负轼减小,调节过程相反。 比较以上三个系统可见,前两个系统对被控制量不进行检溅,没有反馈作用,当控 结果与希望值不一致时无修正能力,故称为开环系統。图0-3斯示系统引入反馈回路,即 用反傲传感器检测被控制量并与控制量进行比较得出偏差信号,再用该偏差信号控制系统 运,最后使偏差保持在尽可能小的范围内从而实现被控制量技控制信号的给定规律变 化的控制目的。并且不管什么样的干扰(外负载力、温度、参数变化等)使被控制量的实 际值偏离希望值时,道过系统然制作厍都可消除偏差或限制在所要求的精度以内,该系 统称为区馈控制系统。 二、液压控制系統的组成 木书所研究的液压控制系统是指具有液压动力机构的反馈控刪系。不管系统多么复 乐,它都是由一些基本元件组成的,坭图-4这些基本无件有 1.捃令元件它给出与反馈倌号同样形式和囚次的控制信号,如前恻中的绐定电位 器,也可以是其它电器或计算机; 被,转换 酒压执行 控制1°() 压控元生 对象 检测 元汁 区-4浓压控割系统本元伫 2,检测元件检测被控制量,给出系统的反[信号,如前例中的测速机,以及其它 类型传感晕 3.比较元件把控制信号和反馈信号加以比较,出偏差信号; 1,放大、转换、挖制亓件把信差信晕放大、转换(电→液、机-液、气一液转换)成 液压信号〔流量、压力),并掉制执行机构运动,如前例中的放大器、何服阀等; 5.执行元件如例中的液压; 6·控制对象如工作台及其它负载装置。 液压控制元件、执行元件和负载在罴统中的作用是密切相关的,把三者的组合称之为 液压动力栈构。此外,还可能有各种校正装置,以及不包含在控制四内的能源设备和其 助装置等。 三、液压控制系统的分类 液压掉制系统可按下列不同原则进行分类 1.误差信号的产生和传递方式不间分为 !)机械-液压控制系统 电气-陂压控制系究s 3)气动-液压控制系统 2.按液压控制元件不同分为 1)阀控系统-一由何服阀利用节流原理控制流入执行机构的流量或压力的系统; 2〕泵控孫统一利用伺服变量泵改变排量的办淞控制流入拽行机构流量和压力的 系统。 按改控物理量的不同分为 )位置控制系统; 2)速度控制系统 3)加迆度控制系统 4)乐力控制系统; 5)力掉制系统 6)其它物理量控制系统。 接输入信号的不同分为 1)伺服系统一一输入信号是任意变化的系统,它通常用于要求快速响应的场合y 2)定值调节系统——输入信号为恒定常量,当干扰量不断变化时保捋物出量 不变 3)程序控制系统…-输入量是按程序预先规定好的设定值,一般控制对象的时间常 数较大,系统工作频客较低。 §2液压控制系统的优缺点 液压控制系统与其它类型系统相比,其有下列优点 1.液压执行机构的功率重量比和扭矩-惯量比(或力-质量比)大,囚此液压制系 统的加速性好,结构紧凑,尺寸小,重量轻。 下面通过与电动执行机构进行比较来说玥这一点。白于电动执行机构所用磁性动料具 有饱和作用,其输出力或扭矩受到一定的限制,所以若要增大力或扭矩,只能增大尺寸 但是在液压系统中,则可以用提高失油压力的办法来获得较高的力或扭矩,唯一的限制只 尾部件的强度 用一个数字铡子粗略地估算一下便能近笑这一点。作为相似的执行元件,我们比较 下直线电动机与液压缸所产生的批力。一个型的直流直线电动机在50毫米直径的定子 上能广生的推力为586牛,由此得:相应的等效压力为2.8巴,这一数值显然低于液压 挖制系统的使用力(液压系统的压力典型值为69~345巴)。直线电动机运动部分的质 量为454千克,得出力质量比为I30:1牛/千。若采用—个压力为6巴、推力为689牛 和具有3米行程的液压缸,其活塞的尺寸和质量比直线电动机要小的多,力-质量比约为 13400:1牛/克,即高出了一百倍。 典型戬压马达与电动机比、跛压马达的扭矩-惯量比一般为相当容量电动机的1 0 20倍,功率重量比为电动忧的10倍。 但是近年来出现的无槽电和则属于例外。无槽直流率动机的扭矩一供量匕样高于液压 弓达,因此它同样以构成高啊应的间服系统。在某些领级,如数控机床,由于维护、可 华性刊经济方面的原因,采用伺服阀的闭坏电液伺服系统已被应用无槽或丿矩电机的系 所取代但它在输出狃矩、速度随度和重量方面则不如浓压马达,见裴0-1。表01为两 种興型的8千瓦无槽直流电动机积~种液压马达献件能参数比较。在航空航天搜术领域应 用的液压马运,其功-重量比达到675瓦/华或更大些,而目前的稀土电机的功率-重敏比 为25瓦/中。 表0-1液压马达与元量电巷的比 2功率 出扭短〔牛米 马达类型 速唐刚订邳釧重置担矩惯量比 〔千A)续工作工作秒钟牛米/(算度/秒 赫) (牛)〈牛果千业米2 液压马达!19,4 l.7 i75 11 栏动机A 0 L42 036 14 1a2x18 电幼机B 106 46 61105 液压控制系统的刚度大,即輪出位移受外负载的影响小,定位准磌。所以位置误 差小,精度高。这一点是电动和气动控制系统所不能比拟的 因为液体的体积弹性模数很人,因此与液压能源相连接并充满液压油的液压执行元件, 其液压弹簧刚度也是很大的,而泄漏又少,故速度刚度大。另外,液压弹簧与负载形成的 液压振频率高,所以系统的响应速度快。 与液压系统具有相同压力和负载的气动系纰,其响应速度人有液压系统的1/50,液压 系统的刚度约为相当的气动系统的400倍 电动机的开环速度刚度约汋液压马达的/5,电动机的位置刚度接近于零。因此电动 机只能用来组戒环位置控制系统,而液压马选却可以用来组成开环位置系统,当然闭环 液压位置系统的刚度比开环时要高的多。历以液压控制系统具有高精度和快速响应的 能力。 3.对任何机器而言,温升都是一个土要限制条件,液压系解决散热问题要方便些 因为液压油足个很好的载热介质,在系纯工作过程中它耳以把由于功率板耗而产生的热 量从发生的地方带到别处,而在方便的地方通过热交换散热。这样就可以在一定的功率条 件下诚少部件尺寸,椐高系绦的功率-重量比。 4.液压油能兼起润滑剂作用,从前使元件芹命得以延长,这一点比气动系统优越。 液压控制系统困有上述突出优点,促它得到广泛的应用。但它还存在着不少缺点 因而又使它的应受到某些限制。其主要做点有 .液压元竹,特别是精密的挫馘元件(如电液伺服阀)抗油污能力差、对工作油液 的清洁戌要求高。历所以污柔的油液会使阍胺扬降低其性能,甚至可館被增塞*住而不能 工作,这常常是液压控制系统发故障的主要原因。因此液压掉制系统必须采用精细的过 滤器。 2,液体的体积弹性模数随温度和混入汇中的空气含量而变。当温度变化时对系统的 【实例截图】
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