液压伺服与比例控制系统Chapter6

1、液压伺服控制系统 多媒体授课系统多媒体授课系统本章摘要 介绍电液伺服系统类型，重点讲述了三种典介绍电液伺服系统类型，重点讲述了三种典型电液伺服系统（位置、速度、力）的分析，型电液伺服系统（位置、速度、力）的分析，并对电液伺服系统的校正方法加以论述。并对电液伺服系统的校正方法加以论述。6.1 电液伺服系统的类型电液伺服系统的类型一、模拟伺服系统一、模拟伺服系统在模拟伺服系统中，全部信号都是连续的模拟量，模拟伺服系统在模拟伺服系统中，全部信号都是连续的模拟量，模拟伺服系统重复精度高，但分辨能力较低重复精度高，但分辨能力较低(绝对精度低绝对精度低)。伺服系统的精度在很。伺服系统的精度在很大程度上取决

2、于检测装置的精度，另外模拟式检测装置的精度一般大程度上取决于检测装置的精度，另外模拟式检测装置的精度一般低于数字式检测装置所以模拟伺服系统分辨能力低于数字伺服系低于数字式检测装置所以模拟伺服系统分辨能力低于数字伺服系统。另外模拟伺服系统中微小信号容易受到噪声和零漂的影响、因统。另外模拟伺服系统中微小信号容易受到噪声和零漂的影响、因此当输入信号接近或小于输入端的噪声和零漂时，就不能进行有效此当输入信号接近或小于输入端的噪声和零漂时，就不能进行有效的控制了。的控制了。二、二、 数字伺服系统数字伺服系统在数字伺服系统中，全部信号或部分信号是离散参量。因此数字在数字伺服系统中，全部信号或部分信号是离散

3、参量。因此数字伺服系统又分为全数字伺服系统和数字伺服系统又分为全数字伺服系统和数字模拟伺服系统两种。模拟伺服系统两种。6.1 电液伺服系统的类型电液伺服系统的类型一、模拟伺服系统一、模拟伺服系统在模拟伺服系统中，全部信号都是连续的模拟量，模拟伺服系统在模拟伺服系统中，全部信号都是连续的模拟量，模拟伺服系统重复精度高，但分辨能力较低重复精度高，但分辨能力较低(绝对精度低绝对精度低)。伺服系统的精度在很。伺服系统的精度在很大程度上取决于检测装置的精度，另外模拟式检测装置的精度一般大程度上取决于检测装置的精度，另外模拟式检测装置的精度一般低于数字式检测装置所以模拟伺服系统分辨能力低于数字伺服系低于数

4、字式检测装置所以模拟伺服系统分辨能力低于数字伺服系统。另外模拟伺服系统中微小信号容易受到噪声和零漂的影响、因统。另外模拟伺服系统中微小信号容易受到噪声和零漂的影响、因此当输入信号接近或小于输入端的噪声和零漂时，就不能进行有效此当输入信号接近或小于输入端的噪声和零漂时，就不能进行有效的控制了。的控制了。二、二、 数字伺服系统数字伺服系统在数字伺服系统中，全部信号或部分信号是离散参量。因此数字在数字伺服系统中，全部信号或部分信号是离散参量。因此数字伺服系统又分为全数字伺服系统和数字伺服系统又分为全数字伺服系统和数字模拟伺服系统两种。模拟伺服系统两种。6.2 6.2 电液位置伺服系统的分析电液位置伺

5、服系统的分析6.2.1系统的组成及其传递函数系统的组成及其传递函数 电液伺服系统的动力元件分为阀控式和泵控式两种基本型式，电液伺服系统的动力元件分为阀控式和泵控式两种基本型式，但采用的指令装置、反馈测量装置和放大、校正的电子部件不同，但采用的指令装置、反馈测量装置和放大、校正的电子部件不同，就构成了不同的系统。采用电位器作为指令装置和反馈测量装置，就构成了不同的系统。采用电位器作为指令装置和反馈测量装置，就可以构成直流电液位置伺服系统；当采用自整角机或旋转变压器就可以构成直流电液位置伺服系统；当采用自整角机或旋转变压器作为指令装置和反馈测量装置时，就可构成交流电液位置伺服系统。作为指令装置和反

6、馈测量装置时，就可构成交流电液位置伺服系统。二、系统的稳定性分析 简化方框图：三、系统响应特性分析系统的闭环刚度特性6.3 电液伺服系统的校正以上讨论了比例控制的电液位置伺服系统，其性能主要由动力元件参数所决定，对这种系统，单纯靠调整增益往往满足不了系统的全部性能指标，这时就要对系统进行校正，高性能的电液伺服系统一般都要加校正装置。一、滞后校正滞后校正的主要作用是通过提高低频段增益，减小系统的稳态误差，或者在保证系统稳态精度的条件下，通过降低系统高频段的增益，以保证系统的稳定性。6.3 电液伺服系统的校正速度反馈校正的主要作用是提高主回路的静态刚度，减少速度反馈回路内的干扰和非线件的影响，提高

7、系统的静态精度。加速度反馈主要是提高系统的阻尼。它们可以单独使用，也可以联合使用。二、速度和加速度校正三、压力反馈和动压反馈校正采用压力反馈和动压反馈校正的目的是提高系统的阻尼。负载压力随系统的动态而变化。当系统振动加剧时，负载压力也增大。如果将负载压力加以反馈，使输入系统的流量减少则系统的振动将减弱。起到了增加系统阻尼的作用。可以来用压力反馈伺服阀或功压反馈伺服阀实现压力反馈和动压反馈。也可以采用液压机械网络或电反馈实现压力反馈或动压反馈。三、压力反馈和动压反馈校正采用压力反馈和动压反馈校正的目的是提高系统的阻尼。负载压力随系统的动态而变化。当系统振动加剧时，负载压力也增大。如果将负载压力加

8、以反馈，使输入系统的流量减少则系统的振动将减弱。起到了增加系统阻尼的作用。可以来用压力反馈伺服阀或功压反馈伺服阀实现压力反馈和动压反馈。也可以采用液压机械网络或电反馈实现压力反馈或动压反馈。6.4 电液速度控制系统一、阀控马达速度控制系统速度控制系统是一个不稳定的系统，为了使系统稳定，必须要加校正环节，可以考虑加滞后校正和积分校正。 二、泵控马达速度控制系统泵控马达速度控制系统有开环控制和闭环控制两种。1、泵控开环速度控制系统变量泵的斜盘角由比例放大器、伺服阀、液压缸和位移传感器组成的位置回路控制。通过改变变量泵斜盘角来控制供给液压马达的流量，以此来调节液压马达的转速。因为是开环控制，受负载和

9、温度变化的影响较大，控制精度差。2、带位置环的泵控闭环速度控制系统它是在开环速度控制的基础上，增加速度传感器将液压马达转速进行反馈。构成闭环控制系统。速度反馈信号与速度指令信号的差值经积分放大器加到变量伺服机构的输入端、使泵的流量向减小速度误差的方向变化。采用积分放大器是为了使开环系统具有积分特性。构成I型无差系统。通常由于变量伺服机构的惯性很小，液压缸负载的固有频率很高阀控液压缸可以看成积分环节，变量伺服机构基本上可以看成是比例环节系统的动态特件主要出泵控液压马达的动态所决定。3、不带位置环的泵控闭环速度控制系统如果将变量伺服机构的位置反馈去掉，并将积分放大器改为比例放大器可得到闭环这种速度

10、控制系统。由于积分环节是在伺服阀和变量泵斜盘力的后面，所以伺服阀零漂和斜盘力等引起的静差仍然存在。变量机构开环控制，抗干扰能力差易受零漂、摩擦等影响。5.6 电液力控制系统以力为被调量的液压伺服校制系统称为液压力控制系统。在工程实际中，力控制系统应用的很多，如材料试验机、结构物疲劳试验机、轧机张力控制系统、车轮刹车装置等都采用电液力控制系统。一、 系统组成及工作原理电液力控制系统主要由伺服放大器、电液伺服阀、液压缸和力传感器等组成当指今装置发出的指令电压信号作用于系统时液压缸便有输出力。该力由力传感器检测转换为反馈电压信号与指令电压信号相比较，得出偏差电压信号。此偏差信号经伺服放大器放大后输入到伺服阀，使伺服阀产生负载压差作用于液压缸活塞上，使输出力向减小误差的方向变化，直至输出力等于指令信号所规定的值为止。在稳态情况下，输出力与偏差信号成比例。5.6 电液力控制系统n1、考虑伺服阀的动态时，如何用频率法分析系统的动态特性？n2、有哪些因素影响系统的稳态误差?n3、在电液伺服系统中为什么要增大电气部分的增益，减小液压部分的增益?n4、开环增益、穿越频率、系统频宽之间有什么关系？n5、未加校正的液压伺服系统有什么特点?n6、