液压伺服系统课程课件

液压伺服控制系统的工作原理及组成液压伺服控制的分类液压伺服控制的优缺点液压伺服控制的发展和应用本章主要内容为：第一章绪论1结束TheEnd2

流体传动及控制学科——机械-电子-液压一体化的综合学科

有压流体的流动实现了功率的传送及传递。借助计算机及其它电子元件,流体控制元件和动力元件实现了对动力的传送、传递和高精度的控制。

流体传动及控制学科定义泵（能量转换）控制元件执行元件（能量转换）机械能机械能压力能压力能MωFvpQpQMωFv3密闭容器主动柱塞从动柱塞流体介质负载F2面积A2面积A1压力p主动力F14密闭容器主动柱塞从动柱塞流体介质负载F2面积A2面积A1压力p主动力F1v1

v2Q5学习本门课的目的熟悉、理解并掌握液压控制元件的基本特性熟悉、理解并掌握液压系统设计的基本方法和步骤。具备从事液压系统设计工作的基本能力和进一步学习的基础。6课程内容液压放大元件液压动力元件机液伺服系统电液伺服阀电液伺服系统及设计7考核方式作业（20%）期末考试（闭卷考试80分）其它规定按学校文件执行81.1液压伺服控制系统的工作原理及组成一、液压伺服控制系统的工作原理二、液压伺服控制系统的组成91)采用电压比较的液压工作台位置控制系统传感器1被控对象传感器2比较元件执行元件放大元件指令元件10控制框图控制系统组成：被控对象指令元件比较元件指令传感器反馈传感器动力元件（阀、缸）扰动指令电位器反馈电位器伺服阀液压能源I液压缸电放大KaIUiE-电压比较UPKa被控工作台XP工作台指令Xi液压动力元件放大元件112)采用电压比较的电动工作台位置控制系统传感器1被控对象传感器2比较元件执行元件放大元件指令元件12电动力元件控制框图扰动指令电位器反馈电位器可控硅电源I电放大KaEUiE-电压比较UPKa被控工作台XP工作台指令Xi电机控制系统组成：被控对象指令元件比较元件指令传感器反馈传感器动力元件（可控硅、电机）将液压动力元件（伺服阀、缸）换成电动力元件（可控硅与电动机）133)采用力比较的液压工作台位置控制系统指令传感器K1反馈传感器K2F1F2F1=Xi*K1F2=Xp*K214液压动力元件控制框图

采用力比较方式，用弹簧作为位移-力传感器，以阀芯作为力比较元件。扰动液压缸1K1+K2DF-力比较Ka被控工作台XP工作台指令XiF1F1F2F2指令传感器K1指令传感器反馈传感器K2反馈传感器伺服阀液压能源xv154)采用直接位置比较的液压工作台位置控制系统指令元件与阀芯相连受控对象与阀套相连Xi=X芯Xp=X套16阀芯与阀套控制框图采用阀芯阀套直较方式扰动液压缸Xv-位置比较Ka被控工作台XP工作台指令XiX芯X套1指令传感器1反馈传感器伺服阀17psp0p1p2Aqq阀芯输入

x输出y

力矩马达cPLC位移传感器A-D/D-A转换工作台恒压力油源放大电路负载测量杆计算机液压控制部分电子部分5)计算机控制电液位置控制系统18计算机控制电液位置控制系统原理框图液压执行件电放大被控制对象检测及物理量转换XiEBF-Xo扰动比较信号发生

计算机控制部分D/AA/D电液伺服阀液压能源19XPXi升力阻力6)飞机舵机机液控制系统pS飞机舵机指令位移比较杠杆舵机位移XPXV20-杠杆似比较XP手XiXVXPXi舵机位移XV手动XV=X1-X2L2L1+

L2X1指令L1L2Xi舵机位移-X2L1L2XPL1L1+

L2X1X221液压动力元件扰动液压缸-杠杆比较飞机舵机XP指令XiXV伺服阀液压能源1212XPXipS飞机舵机比较杠杆舵机位移XV手动22放大元烘件输出y2开环控制部分负反馈部分7)电液仿榜形控制靠系统测量传感器2测量传感器1输入y1psp0p1p2Aqq

x

力矩马达恒压力油源比较元件与调节器U1U2I指令元件被控对象23开环控制（放大）部分液压缸及负载闭环控伯制系统悬由开环蒙控制车（动腿力）和负反内馈装姨置两部分遣组成；负反馈触装置由比较杏元件熄、测匪量反赛馈元就件、生调节叫器构成；开环控方制部分由放大元达件（电液伺薪服阀）、举能量阅转换额元件坡（缸）、负插载构成掩；指令桶元件通过闭荡环系统尾控制被控图对象，使被孩控位移y2跟踪裤指令财位移y1。放大器被控制对象传感2（物理趋量转换中）y1EU2-y2电液仿馅形控制遵系统原恐理框图扰棋动比较指令元件其余部拌分为负搭反馈装迟置电液伺服过阀液压能加源（伺放戒）传感1U1I24二、液研压伺服挤控制系磁统的组岩成输入判元件反馈测献量元件比较军元件放大转兰换元件执行元亦件控制对碰象校正装悟置液压能脑源装置251.2液压凯伺服是控制遮的分婚类一、按绢输入信些号分类闹：1定值控制切系统直：其斗本任秒务是帮抗干纷扰性2程序控制愈系统：按给妈定规律膀变化3伺服控制系物统：随翠动（北稳定凡、准给确、凭快速加）二、旺按被控物润理量分龄类：1位置控制唇系统；2速度控制系醉统；3力控制系珠统：驱挡动力控纤制系统诞、负载吸力控制孟系统4加速毒度控锋制系亿统5压力控炸制系统26三、悉按液庄压动微力元敬件的嘱控制爪方式编或液这压控递制元姐件的耽形式昏分类竭：1)节流式垒（阀控蛛式）控制系失统阀控璃液压宵缸系翅统、乓阀控悼液压得马达集系统恒压伺崇服系统搬、恒流丧伺服系限统（结隆构简单摧、价廉脂、效率高但阀鄙的线性师度差，拣用于系盯统性能疑要求不涉高的场龟合）优点：响应速愉度快、颗控制精牵度高、汪结构简赵单缺点：效率低2)容积话式（垃变量却泵控蛇制或显变量调马达捧控制茶）控制达系统伺服谢变量仍泵系确统、伸伺服齐变量座马达磁系统优点申：效率高缺点疗：响应速最度较慢久、结构每复杂，盆操纵变材量机构蜂需要单独的能铃源27四、弱按控抛策略即分类可：一般奖控制锈系统架、串级控制残系统病、自适每应控制系幕统等。五、按喇信号传薄递介质秀的形式益分类：1)机械-液压控制系怨统优点：贝结构简派单、工右作可靠牌、维护垄简便缺点：寸校正、供增益调州整不方观便，摩晨擦间隙应用：既响应和为精度要李求不是竟很高的弊位置控区制系统2)电气-液压控制厅系统优点撤：综弓合电么气与瓦液压蛮的优师点：获对信窑号的送测量冠、校磁正、膊放大裂比较鸽方便警，且阳响应壮速度区快，抚抗负岛载刚返度大3)气动-液压控制朋系统黑。偏差敬信号庭的检痕测和活初始和放大赖均采蚀用气窃动元雕件完尼成优点淡：气显动测遭量灵绞敏度屯高、滋工作梨可靠姜、可汽在恶泡劣的梦环境你中工蜂作、文结构旬简单缺点：篇需要气肝源等附债属设备此外野还有模拟控棍制系统截、数字厕控制系章统之分。28一、绕液压梅伺服逐控制柔的优驳点转动：电机：蛙同功率洲时惯性骆大---盛-响应烤慢；液压马指达：同思功率时惯性旺小---抽-响应快。直线运文动：电传动俘：齿轮+齿条+电机---服-慢、难；液压菠缸驱俘动：---仓-快、辉易。29设有一府充满流僵体的密复闭容腔,其内鸽流体致容积V=1自L,其内压该力p=10程MPa农,设将怕其内策的能竖量在阳时间造间隔t=单0.虚1S疾ec内释辨放出米来我访们可口计算差出此笔间的暴平均适功率N为:1)适应于毛功率大省的场合302)适应化于要张求刚破度大押、响扛应快挽的场箱合设有膊一液披柱如停图业所示什，其互液柱遍刚度K和液筑柱的忆固有铃频率ω可由下楚两式计琴算：通常,液体幕的体忌积模鼻量E=2.乔1×1郊09Pa,当A=毅3.公85嘉×1表0-3m2，V=3累.8再5×叔10-4m3，M=2骆0k丘g时,液柱刚酒度K和液停柱固庭有频车率ω分别茄为柱塞面积AL体积VML=0.1mD=70mm试将此唐频率与馒交流电菊的频率扭比一比!313)液压伺饥服系统萌抗负载捆的刚度掏大1）液拌压刚震度高透，允哗许较携大的怒开环娇放大猪系数暂，故月高精骆度，羊高响袖应。2）油液驾的可压漆缩性很厅小，泄器露也很库小，故臭速度刚忘度大，仙组成闭音环时位泻置刚度管也大。月可采用盼开环控袭制电动机月的位置石刚度接努近于零纽奉，只能炼采用闭皇环控制四。气动考系统右由于祸气体翅可压走缩性简的影款响，罚其刚有度只俩有液矮压系滔统1/命40绑0。324)适应于狸要求自虽动化程惕度高,要求控笨制精度眠高的场拾合流体传滋动及控沫制由于辞其控制雄部分直思接采用罚电控件子，易于电控肺及计蛾算机理控制、可柔腊性大；厉由于系姿统刚度肯高，又埋可引池入闭贯环控升制元我件，江易于辰达到高精度的控制竖。在大型枝设备、予自动化真程度高茧的设备因，一方僚面要求功率大，另一啄方面要起求精度押高，由慨于现暮代化仓要求戏生产敞速度铅快、雄生产伐程序冠灵活宜，因残此，相机-电-液一则体化刘系统洞变成忆为了膀首选愿。在军工适设备方笼面上也老是如此苏。可实诱现无钻人化李工作因，控制悦精度砖可达0.殖1μ堡m以上335)其它鼓优点润滑性耐好，寿退命长调速范偷围宽，乱低速稳唯定性好能量存办储较方辫便（蓄窄能器）过载保铲护容易易冷鸽却34二、液蛇压伺服挺控制的弱缺点1)元件制造起精度盖高