伺服液压技术(200710)

1、伺服液压技术伺服液压概述伺服液压概述 伺服系统概述伺服系统概述 F=0 AB PT Y1Y2 P T 100% P T S1S2 p y2 p y1 B 2 B 1 B 3 节流调速回路节流调速回路 为了提高这种回路的控制精度，可 以设想节流阀由操作者来调节。在 调节过程中，操作者不断地观察液 压缸的测速装置所测出的实际速度， 并比较这一实际速度与所希望的速 度之间的差别。 然后，操作者按这一差别来调节节 流阀的开口量，以减少这一差值 （偏差）。 例如，由于负载增大而使液压缸的 速度低于希望值时，操作者就相应 地加大节流阀的开口量，从而使液 压缸的速度达到希望值。 这一过程可解释为:液压缸速度

2、调 节过程 伺服液压技术 伺服液压系统的组成伺服液压系统的组成 输入元件比较元件伺服放大器伺服阀执行元件 检测反馈元件 伺服液压技术 伺服控制系统的分类伺服控制系统的分类 1、按输入信号变化规律分类： 有定值控制系统、程序控制系统和伺服控制系统三类。 当系统输入信号为定值时，称为定值控制系统，其基本任务是提高系 统的抗干扰能力。 当系统的输入信号按预先给定的规律变化时，称为程序控制系统。 伺服系统也称为随动系统，其输入信号是时间的未知函数，输出量能 够准确、迅速地复现输入量的变化规律。 2、按输入信号介质分类： 机液伺服系统、电液伺服系统、气液伺服系统等。 3、按输出物理量分类： 有位置伺服系

3、统、速度伺服系统、力（或压力）伺服系统等。 在液压伺服系统中还可以按控制元件分为阀控系统和泵控系统两类。 在液压传动中，阀控系统应用较多，故本章重点介绍阀控伺服系统。 伺服液压技术 伺服阀伺服阀 电液伺服阀电液伺服阀 它在接受电气模拟信号后，相应输出调制的流量和压力。它既 是电液转换元件、也是功率放大元件，它能够将小功率的微弱 电气输入信号转换为大功率的液压能（流量和压力）输出。在 电液伺服系统中，它将电气部分与液压部分连接起来，实现电 液信号的转换与液压放大。电液伺服阀是电液伺服系统控制的 核心。 电液伺服阀广泛地应用于电液位置、速度、加速度、力伺服系 统，以及伺服振动发生器中。它具有体积小

4、、结构紧凑、功率 放大系数高、控制精度高、直线性好、死区小、灵敏度高、动 态性能好以及响应速度快等优点。 伺服液压技术 伺服阀分类伺服阀分类 q电液伺服阀按用途、性能和结构特征可分为通用型和专用型；电液伺服阀按用途、性能和结构特征可分为通用型和专用型； q按输出量可分为流量控制伺服阀和压力控制伺服阀；按输出量可分为流量控制伺服阀和压力控制伺服阀； q按液压放大级数可分为单级、双级和三级伺服阀；按液压放大级数可分为单级、双级和三级伺服阀； q按电气按电气机械转换后动作方式可分为力矩马达式（输出转角）和机械转换后动作方式可分为力矩马达式（输出转角）和 力马达式（输出直线位移）；力马达式（输出直线位

5、移）； q按电气按电气机械转换装置可分为动铁式（一般为衔铁转动）与动圈机械转换装置可分为动铁式（一般为衔铁转动）与动圈 式和干式与湿式；式和干式与湿式； q按液压前置级的结构形式可分为单喷嘴挡板式、双喷嘴挡板式、按液压前置级的结构形式可分为单喷嘴挡板式、双喷嘴挡板式、 四喷嘴挡板式、射流管式，偏转板射流式和滑阀式；四喷嘴挡板式、射流管式，偏转板射流式和滑阀式； q按反馈形式可分为位置反馈、负载流量反馈和负载压力反馈；按按反馈形式可分为位置反馈、负载流量反馈和负载压力反馈；按 输入信号形式可分为连续控制式和脉宽调制式。输入信号形式可分为连续控制式和脉宽调制式。 伺服液压技术 伺服阀组成伺服阀组成

6、 MOOG的喷嘴挡板伺服阀的喷嘴挡板伺服阀 伺服液压技术 比例阀控制器比例阀控制器 伺服阀通常由电机械转换器（力矩马达或力马达）、液压放 大器和反馈或平衡机构等三部分组成。 电机械转换器（力矩马达或力马达）和液压放大器，而伺服 阀的输出级所采用的反馈或平衡机构是为使伺服阀的输出流量 或输出压力获得与输入电控信号成比例的特性。 平衡机构通常用圆柱螺旋弹簧或片弹簧等。反馈常采用力反馈、 位置反馈、电反馈和压力反馈等型式。 q伺服阀组成伺服阀组成 伺服液压技术 喷嘴当板式伺服阀喷嘴当板式伺服阀 该伺服阀，由于力反馈的存在，使得力矩马达在其零点附近工 作，即衔铁偏转角很小，故线性度好。此外，改变反馈弹

7、簧 杆11的刚度，就能在相同输入电流时改变滑阀的位移。 滑阀式伺服阀滑阀式伺服阀 采用动圈式力马达，结构简单，功率放大系数较大，滞环小和 工作行程大；固定节流口尺寸大，不易被污物堵塞；主滑阀两 端控制油压作用面积大，从而加大了驱动力，使滑阀不易卡死， 工作可靠。 伺服液压技术 伺服阀选用伺服阀选用 q伺服阀对油液的清洁度要求较高，要考虑工作环境，采取较 好的过滤措施。 q为了改善伺服系统的动态性能，一般要尽量缩短阀和执行元 件间的连接管道，常将阀直接固定在执行元件上，这时要注意 阀的外形尺寸是否妨碍机器的布局。 q伺服阀的价格高，要考虑到用户的承受能力。 伺服液压技术 液压系统及其方框图液压系

8、统及其方框图 自动控制基础知识自动控制基础知识 伺服液压技术 开环控制系统开环控制系统 伺服液压技术 闭环控制系统闭环控制系统 伺服液压技术 闭环控制术语闭环控制术语 x：被控变量 w：参考变量 r：反馈变量 e：系统差值 y：校正变量 z：干扰变量 伺服液压技术 稳态和非稳态稳态和非稳态 伺服液压技术 静态和动态静态和动态 伺服液压技术 q伺服阀静态特性伺服阀静态特性 伺服阀流量特性伺服阀流量特性 伺服阀静态特性伺服阀静态特性 伺服液压技术 伺服阀压力特性伺服阀压力特性 伺服液压技术 q练习练习1 1伺服阀压力特性测试伺服阀压力特性测试 伺服液压技术 伺服阀接线伺服阀接线 伺服液压技术 PI

9、DPID控制器控制器 伺服液压技术 q要求完成要求完成 1 1、根据下表要求，分别测量油缸上升、下降时的、根据下表要求，分别测量油缸上升、下降时的A A、B B口压力。口压力。 2 2、根据测量的数据，画出压力特性曲线、根据测量的数据，画出压力特性曲线 。 3 3、计算零点附近的压力增益、计算零点附近的压力增益 。 伺服液压技术 伺服液压技术 压力增益压力增益 伺服液压技术 固定（固定（P P）值控制）值控制 几种控制形式几种控制形式 伺服液压技术 微分控制微分控制 带峰值微分控制带峰值微分控制 不带峰值微分控制不带峰值微分控制 伺服液压技术 微分控制框图微分控制框图 伺服液压技术 带峰值积分

10、控制带峰值积分控制 伺服液压技术 不带峰值积分控制不带峰值积分控制 伺服液压技术 积分控制框图积分控制框图 伺服液压技术 带位置传感器的液压缸系统带位置传感器的液压缸系统 液压闭环控制系统及控制器结构液压闭环控制系统及控制器结构 伺服液压技术 系统的工作点和增益系统的工作点和增益 伺服液压技术 q控制器结构控制器结构 伺服液压技术 带位置传感器的液压缸系统带位置传感器的液压缸系统 伺服液压技术 qPIPI控制器控制器 伺服液压技术 qPDPD控制器控制器 伺服液压技术 qPIDPID控制器控制器 伺服液压技术 q闭环系统的增益闭环系统的增益 闭环系统增益r： 伺服液压技术 q练习练习2 2P

11、P控制器传输功能控制器传输功能 伺服液压技术 要求完成： 1、P控制器特性曲线测试 伺服液压技术 伺服液压技术 2、P控制器传输特性 在输入信号频率为2Hz时,分别画出在 时，画出以下各图的响应曲线。 伺服液压技术 伺服液压技术 q练习练习3 3I I和和PIPI控制器传输功能控制器传输功能 伺服液压技术 要求完成： 1、确定下图I控制器积分时间TI，并计算积分常数KI 伺服液压技术 2、确定下图PI控制器的KP、KI、TN 伺服液压技术 q练习练习4 4位置控制系统的线性单元位置控制系统的线性单元 要求完成： 1、液压和电气系统接通后，设置VE=0 (V) 后，以下测量值如何显示？ 伺服液压

12、技术 伺服液压技术 伺服液压技术 伺服液压技术 2、VE缓慢变化时，油缸位置如何变化？ 3、降低电压VE的幅度，即在VE/6 （V）、VE/3（V） 时，记录转换功能曲线。 伺服液压技术 4、根据下表计算速度和控制系统增益。 伺服液压技术 5、压力和流量测试 并请推断压力和流量之间有和联系？ 伺服液压技术 6、填写下图中有关参数 7、请在流量特性曲线（qp）中确定推出和返回时的两 个工作点（VE30），并确定哪个点是高增益点？ 伺服液压技术 伺服液压技术 伺服液压技术 伺服液压技术 伺服液压技术 伺服液压技术 伺服液压技术 q练习练习5 5位置控制系统位置控制系统 伺服液压技术 要求完成要求完成 1、在w=5、8、2（V）时，不同的KP值下，其超调量、响应时间、 偏差