液压伺服系统课程课件一二

第六章电液伺服系统

6.1电液伺服系统的类型

6.2电液位置伺服系统的分析 6.3电液伺服系统的校正 6.4电液速度控制系统 6.5电液力控制系统本章介绍1

1）综合了电气和液压两方面的特长（兼有电信息快速及液压元件大功率高响应）2）控制精度高、响应速度快、输出功率大3）信号处理灵活、易于实现各种参量的反馈（输入信号是电量，或者在信号传递过程中用了电元件和电信号）4）适用于负载质量大、响应速度快的系统目前已遍及国民经济和军事工业的各个技术领域电液伺服系统概述26.1电液伺服系统的类型控制信号：位置、速度、力控制控制方式：阀控、泵控输入信号：模拟、数字功率大小、开闭环形式

1）重复精度高，分辨能力较低（绝对精度低）（模拟式检测装置的精度低）2）微小信号易受到噪声和零漂的影响所有信号都是连续的模拟量一、模拟伺服系统3二、数字伺服系统全部或部分信号是离散参量1）全数字伺服：数字阀或电液步进马达

2）数字-模拟系统：A/D+D/A；A/D+数字检测器特点：1）得到很高的绝对精度2）受模拟量噪声和零漂的影响很小3）应用计算机进行存贮、结算和控制，可实现多环路、多参量的实时控制4第六章电液伺服系统

6.1电液伺服系统的类型

6.2电液位置伺服系统的分析 6.3电液伺服系统的校正 6.4电液速度控制系统 6.5电液力控制系统本章介绍5电液位置伺服系统概述最基本最常用的一种液压伺服系统

机床工作台的位置板带轧机的板厚带材跑偏控制飞机和船舶的舵机控制雷达和火炮的控制系统振动试验台其它控制系统中的小闭环（机器人柔性力控制）6A双传感器阀控位置控制系统液压执行件电伺服放大器力矩马达eiegef-xp扰动比较样板给定液压放大元件液压能源I位移传感器1电液伺服阀缸位移传感器xi位置比较用电压比较代替7C单传望感器舌阀控丸位置猪控制柱系统液压执行件电伺服放大器力矩马达eiegef-xp扰动比较程序给定液压放大元件液压能源i位移传感器电液伺服阀缸由计算机图形代替样板8自整狭角机叶输出思误差龟信号的幅泉值与签输入跨输出屠轴之扎间的绕误差虽角的戏正弦通成比衫例很小庙时，因此潮，自莫整角渣机的增益形为V/ra变d相敏无放大桨器将交俗流信由号电滔压转胖换成护直流禾电压添，其界动态佩过程微与液伯压动祥力元剪件相娇比可孔以忽警略并吓可以看成竹比例挺环节，即沾：(无因迎次)9从直吨流电误压Ug到电买液伺醋服阀柜的阀课芯位跳移xv间的卖传递丢函数衫可根水据伺击服阀全的频竞宽和慢液压违固有削频率烫的距碧离写遣出。1）相进近（二阶灶振荡）2）3~舱5倍（惯性愧环节）3）5~旗10倍（比例咸环节）从伺灯服阀零阀芯减位移xv到液起压马肆达轴蹲转角

m之间腿是典剪型的阀控已马达。如我果马贼达没有聋弹性胖负载，也绢不考出虑机灿架刚服度，罩阀控额马达斑液压滔动力菌元件沙的数摄学模角型可师写为10电液楚位置拢伺服绒系统留方块炎图1Dm-++-

cTL

r

e

m11电液菜位置秤系统在简化楼方块似图将电食液伺萝服阀沸看成比例恨环节-++-

LTL

i

m12典型隆的积玻分+振荡舟环节垂波德巾图其稳定栏判据头及稳炊定裕测量Kg分别弹为：二、刚系统杯的稳寸定性净分析20lg|G|dB0/秒(s－1)1-20dB/dec-60dB/dec电液准位置恶控制羞系统似开环益波德尖图13阻尼由系数

h的计豆算值峰一般稿要小凶于系绍统的痰实测依值。因掠为：1）滑根阀的翠径向碌间隙逼实际本上有帜正开乔口作面用，器也就摘是实乳际阀脊的压拼力-流量远系数船可能昆高于坊理论裕计算菌值。2）计少算时抽忽略暮了各嚷种摩们擦，露而摩馋擦都延能提约高阻样尼。3）计苍算时部用空蝇载时拣的零现位阀棍系数Kq0及Kc0，实际鸣工作忍时都市是有晕载的胜。有览载时历的Kq小于Kq0，Kc大于Kc0。Kq减小申有利锄于稳塞定，Kc增大袍也提毁高了逢阻尼煮系数总，也勤有利见于稳支定。4）只怕有在酸工作条频率瘦接近判谐振粘频率

h时才彻有稳俯定性倡问题渐。当枣工作欧频率劫接近

h时，袜负载诸压力坝且也照将接梳近ps了，同也就处是说匙压力挺趋于啊饱和值，Kc变得近很大证，阻海尼系砍数比得较高圾。一般顺说来穴，

h的计缸算值脚比较沾精确。液参压系晋统的躬阻尼余系数

h一般壳为0.妄1~这0.卵2，根抓据稳恳定条抱件，恢就可谦以计考算出蛋系统尺的开辉环增纯益Kv。由Kv≈

c可求恳出穿词越频捎率

c。穿冒越频喊率高唯，相沿当于扭频宽皆高。14P1湾16页使危系统挑满足亩一定亡稳定脂要求康的参为数估帅算由于狂以上钻几点搁原因两，估算怠时一脱般可敲用电液叙位置援伺服树系统耍难于歌得到较大乏的幅恳值稳劝定裕尖量Kg，而相拐位稳谢定裕借量

易于蜜保证。因为彻稳定热性限机制了Kv值，网而Kv值小宇时系歌统的侍精度茄就差船。如夫果又附要稳这定性薪好而肯裕量月大，始精度割高而Kv大，倾就必办须采嫁取提誉高

h的其蛙它措煎施或劈燕者对铅系统谱校正品。15三、讯系统千响应泥特性舌分析闭环柳幅频胜特性田峰值Mr、闭御环振责荡环吐节固碧有频字率

nc、闭激环频辰宽

b以及忧闭环疏阻尼催系数

nc上升尸时间tr、峰宴值时否间tp、调木节时搅间ts、超痒调量

%频宽饲近似小地正情比于妙响应梁速度登，根管据频蜘宽可仓推算丸其它掠指标晕，所蜘以频宽扁是一络个重扒要品篇质指走标。（一杂）对安指令超输入熄的闭集环频记率响木应系统膜闭环出传递楚函数系统捧的特示征式叠是三扮阶方违程，丛可以供因式绿分解幅为一个杀惯性胞环节穗和一庄个二虑阶振轿荡环议节16闭环愈惯性堪环节剪转折蛇频率坊的无蔑因次搁曲线

b

Kv当

h和Kv/h较小恭时17当

h和Kv/h较小阴时

nc

贴

h闭环葡振荡捞环节呈固有符频率暑无因羞次曲窝线18当

h和Kv/h较小蛾时2

nc

2

h—Kv/h闭环辨振荡娃环节羞阻尼限系数触无因隐次曲土线19系统恶频宽效主要受

h和

h的影房诚响和眼限制吗，应适当直提高

h和

h，但酬过大女的

h会降亚低

nc，影齿响响收应速负度。电液母位置密控制字系统插闭环择频率敞特性唯曲线20

c与TL之间缴的传励递函欠数其倒乐数即多为系夸统的饱闭环厌刚度（二举）系舒统的好闭环印刚度乖特性21电液休位置艇系统袜简化逮方块珍图-++-

LTL

i

m22又因迎为Kv≈

h/5；

b≈Kv；

h≈0.尾1~低0.瞎2。所以爽，2

h

h与

b很接闸近，刚度唱的表患达式主可简畜化为闭环宗系统创的静态叔刚度片为23系统慨在谐扮振频括率

nc处的塔刚度状最低/秒(s－1)20lg|G|dB0阀控缸动态刚度幅频特性（P51）20lgAp2Kce20lgkh1）为卵了提首高刚窄度，股减少却由刚羡度引搭起的润误差榨，应笋该提高仆开环育增益Kv。2）Kv的提援高受稳粮定性哨限制（滞殃后校菌正或粉局部哭速度碰反馈妖）位置沈系统阔闭环财动态遮刚度旺幅频宽特性注：以上悼仅仅姥是伺偶服系吉统本晚身的葬刚度鸡，如浅果机荷械部趴分（泥连接楚件、语机械斑传动传装置抢、机疯架机帐座）拍的骨刚度善更低衡，则衫要设史法提剂高之241）误差秘与系凝统结劫构本威身（抓干扰五、零睬漂、轨死区尽）和逼输入旷信号气形式愉均有枣关。a)扰动误迁差（揭负载丈扰动者、零荷漂扰匀动等鞭）b)跟踪昆误差能（与仁系统文结构骂有关蝴）c)滞环沟等非想线性牌因素引起选的误秆差2）对于苗位置燃伺服断系统迁，系客统的忙结构扮是I型，I型系棍统没极有位慌置误康差而资有速张度误亮差，武开环皂增益悄愈高软则误服差愈括小。3）对干芬扰信华号TL来说搅，系畜统结网构是0型，获有位地置误萍差，相闭环透系怎统的轻刚度拜愈高炭，则缠由干雅扰力队矩TL引起灿的误交差就容愈小闯。四、损系统傻的稳对态误修差俘分析25误差EL与TL之间稀的传低递函篇数-++-

LTL

i

m稳态特负载涛误差为：1）提籍高Kv。可喂减小宽速度情误差毙、负绑载误逮差。泰减小翁由库仿仑摩基擦、潜滞环芳、间繁隙等品所引找起的辱非线角性2）Kv的提灿高受恋稳定件性限染制（滞台后校燃正或同局部特速度尝反馈伞）3）减银小Kce可减扶小负族载误坝差，管但同尝时会巴减小吊阻尼钥比26I电液伺服阀对象指令元件负载惊扰动母引起肌的静行差27速度泻误差28速度商误差I电液伺服阀对象指令每元件29摩擦宾死区次引起稿静差在液幻玉压马米达启倚动前台首先甚要克婶服负艺载及岁液压忧马达猪等运乖动时鬼的静摩腰擦力卷矩Tf，此静贱摩擦幻玉力矩挣能引敲起一巴定量莲的负逮载压待力。肤此一辨定量净的负取载压户力引起据流量盗损失，也敢包括燃液压皱马达共泄漏岩流量呀在内传的流浴量损能失，撑其损妄失为一定驼量的Qc对应着阀心芯有孝一定霸量的真位移教，对巧应电悦液伺出服阀刺有一浅定量景的输入省电流I1。电液沟伺服姨阀虽赵有一珍定量擦的输筒入电卵流I1，却没闸有流胜量输递出，祝故电碰流I1代表赏了静景摩擦棍引起尖的系裂统误碗差：30电液运位置兄伺服虑系统扰方块夏图1Dm-++-

cTL=Tf

r

e

m+-I=I1

+I231零漂稠也引印起静订差，直提流电请伺服屈阀放弄大器袖、电搅液伺霞服阀镰以及群其它仪元件外或多幼或少右都有傍零漂蚊。设各对种主厦要漂衡、死懒区等拖折算呼成差嫂动电看流的总偏私差为

I，则络所引扒起的总负配载误穗差角

c为检测垂器的口误差直接横反映渗到输朋出端满，与回算路的沉增益闹无关应注盆意反由馈测娱量装头置的撒选择P1叶23计算伸举例增大除电宽液伺扇服阀盒流量钳增益丽以外准的各爬元件增益都可竟降低尚系统误的静缩慧差。洗增大仓减速蓬比i也可丧减少泛静差堵。32第六杏章胶电找液伺埋服系花统6.跨1电液醋伺服养系统遇的类肝型6.疼2电液拍位置建伺服椅系统须的分御析6.妄3电液奴伺服扎系统赚的校谁正6.次4电液融速度轧控制贤系统6.却5电液雹力控豪制系蠢统本章创介绍33系统厚校正到概述1）液霜压系塞统特迟点：a)性能伶主要虎由液按压固仗有频珠率和桥液压边阻尼吉比决清定b)液压柿阻尼少比较烈小，雅增益属裕量闭不足选，相遭位裕妻量有午余c)参数接变化涂范围色大，贫特别粥是阻基尼比夹随工拒作点隐变动泳在很喇大范摊围内桂变化2）仅仅席提高踢增益拘满足虾不了甜系统戏的全号部性逗能指辜标校正侧元件畏一般芒都用忘电子背元件亿。也寸有机葛械、幕液压绞和气激动的邮形式34一、蜂滞后遭校正1）接在验相敏况放大伟与直巨流放辽大元扒件之远间2）相位炸稳定碰裕量

易于者保证术，幅蹄值稳左定裕蒸量Kg不易字保证庭，所咱以不损宜采逗用以彻提高肺相位土裕量

为主外的串绪联超彻前校早正。3）如果葡用二旋阶超今前校迅正元丙件(反共垄振回晴路)来抵粥消。

h处的棋谐振贪峰，雅则超拦前校擦正元汤件的焦频率摧必须喜与

h相符侨。由崇于工微作过城程中

h是有务变化向的，捞所以巾也难割于采委用二璃阶超挖前校映正。电液尤系统因中常用遇的是摇串联锹滞后纹校正。35eoeii1(-1)Ri1特点区：（图6-而15）1）提高翠低频润段增依益，担减小燥系统政的稳丹态误箭差2）在保辉证系蹄统稳译态精滔度的穷条件蜘下，傍通过携降低是系统粪高频避段的辆增益取，保缘瑞证系保统的语稳定反性a)使速起度放斗大系粒数提毫高了倍厌（加如设增争益放令大器闯，或互用调从节器限校正插），运提高碑了闭网环刚疼度，贞减小开了负挎载误挽差b)减小胸了元继件参凑数变隙化和渗非线绩性影世响c)降低挤了穿谈越频薄率，畏特别扭是低政频侧唐相位干滞后荡较大致，如页果开估环增轿益减狼小，男就有铅可能桃变得衔不稳渐定3）滞后贷校正葬是一就个低误通滤心波器4）利用松的是复高频满衰减斯特性挑，而拉不是输相位渠滞后36加入嚷校正休后系块统的斜开环酷传递怖函数穴为：Kvc=

Kv+--滞后愧校正仰后的治系统熔方块辫图37Kg保证积稳定考性不让变的愿前提形下，盘将低宜频段阔的增院益提睛高38设计浅滞后元校正紧网络主要裙是选碍定参杜数1）幅值锦稳定鹿裕量Kg是判溉定系债统能怀否稳驶定工渐作的优主要默指标校，Kg是在

h处判灯定的觉。由餐于加搅校正隶或不逮加校絮正对

h处的雾幅频击特性剪无影灿响，处所以架仍可刊按无谜校正罩时的晃方法压根据遍稳定剖条件赛估算Kv及

c，一般刺取Kg=1页0~钟20通dB。2）校正泳网络多参数榨的设搬计步何骤参喝见P1肝25，及妖控制妙原理次相关锤知识391）速醋度反息馈（葡测速探发电板机）哪：提高役主回铲路的巨静态糕刚度企，减烫少速拣度反剩馈回沟路内器的干速扰和俯非线灯性的吗影响陆，提勤高系秀统的浩静态释精度2）加资速度导反馈：提性高系往统阻西尼二、埋速广度和尖加速犁度反抓馈校马正具有讯速度尘和加出速度两反馈熔的电籍液位旧置系写统的嫂方块枝图1Dm-+

L

i

e

m-40速度钢反馈忘：1）开环咏增益葵下降2）固有萝频率开增大执，阻郑尼比化下降3）固有趁频率艇和阻阴尼比耽的乘接积不呈变4）速度眉反馈挠回路宵的开对环增帅益比冤较高种，被焰速度粒反馈摊回路案所包榜围的孕元件热的非烦线性穷（死篮区、亚间隙胃、滞纽奉环、歇参数迹变化带、零矩漂）糠都将嗽受到脊抑制41加速通度反丢馈：1）Kv，

h均不哈变；2）

h增加晕；3）提除高系汉统的Kv和

b速度斥加速窑度综雪合反忘馈：调前耗置放员大器定增益Kd，以中及Kfv，Kfa，使造系统膊的动剃静态五指标僚得到施全面层改善1）根据凶稳定绝裕量鞋确定钳开环失增益2）根据泄需要愿的固揉有频精率和佩阻尼盖比求赔出K1，K2。3）反馈很系数符选取君时必筛须保抖证局移部回冶路稳截定，船同时哑保证冤中频矛段以-2返0d划B/碌de对c穿越0d爽B线42三、压力恋反馈进和动火压反衔馈校那正特点葱：1）增加泰阻尼耻而又盛不增宵大能忌耗及滋降低录刚度2）振动俊加剧芒，负乖载压膝力增构大，鉴将其拿反馈担，流咽量减跪小，流振动眠减弱乓，起毁到了源增加录阻尼劳的作川用P1输28图6-野181）压差尘或压申力传臭感器2）对开震环增铜益和将液压处固有沈频率

h无影指响3）增加惜了总脏压力睬流量证系数朵，静扎刚度者下降踏，系捷统的稀抗干排扰能书力下届降一、拒压力佳反馈好校正43二、丝式动压费反馈翁校正特点：1）提高艰阻尼桂比，筒同时羞不降织低系悲统的施静刚不度（基稳态叶指标丘）2）用压尽力传枪感器颤把负葛载压魄力pL转换算为电病压信考号，芹经过膊微分氧电路蒙取出促比例害于dpL/dt的电痰压信排号再雾反馈忽到直周流放吉大器呢以组伪成动加压负逮反馈洒校正呢。3）反馈赏回路木包围俭了更催多的鸽元件组使精出度更妇好。参数辉选取吐参见P7菊61）在谐疑振频泛率处感产生串需要究的阻兰尼比变，同意时阻客尼相演的相搭位接论近于02）阻尼耽的提紫高受化局部宴反馈驳回路刃稳定劣性的增限制3）Kfp过高撒，局铸部反网馈回友路可皮能会折不稳歼定44在执可行元策件的拆两腔更间并瓣联瞬锯态流夸量校凉正装演置—瞬态五流量闲稳定针器（蓄眉能器+液阻轿），也我能提时高阻届尼。赴其传债递函悄数推嗓导详宏见P7乐5工作行原理正：当负悟载压超力的稍变化递频率携较低寒时，延对稳制态负脱载没登有阻翅尼作思用，壳不影盘响系阻统静典特性烤。当负朱载压补力高洪频变独化，得甚至兰接近炼系统欣的谐滤振频蜘率时雪，1）负载悔压力愚猛增2）起到崇阻尼罩作用（一茎部分旱流量恨分流驴到流尝量稳故定器盟中，罩减少景了液米压执冬行元搏件的初瞬时贪流量轻，减纠少了莫谐振匹频率弦处的兼峰值劝），缺点牲：必须披增加狠元件崖，在骂结构戚尺寸昆有限筑制的狡场合过不便却使用周。45第六起章台电惊液伺秩服系半统6.很1电液竞伺服惜系统倦的类住型6.牢2电液绍位置依伺服饮系统满的分啊析6.巩3电液错伺服但系统碰的校仙正6.膏4电液数速度知控制弄系统6.烤5电液效力控撑制系删统本章互介绍46电液怖速度称控制迎系统应用瓶广泛回：原动粉机调愿速、机床猎进给换装置柄的速袭度控扮制雷达繁天线炮塔转台局部豆速度西反馈刃（提接高刚抄度、罪减小烦参数卵变化耕，提掀高精摔度）直流放大器eiegef-i

m液压马达测速发电机伺服阀47电液伴伺服睛速度嫁控制乞系统喘方块绘图（乌未校靠正）杯（0型有泽差系卧统）+-+-48未校鹿正速跃度控弹制系酱统开屋环频合率特旱性未校伴正系跟统特点骂：1）简化便后的卫特性箭刚刚灾稳定怒，如科果稍答有变送化，勇系统住将不杏稳定2）在伺湖服阀舟前的跟电子四放大选器中颠串接奴一个RC滞后将网络49校正仰后速乱度控污制系米统开跃环频右率特炒性校正泽后系腊统特点绍：1）校正搁参数鸣选取2）校正坏后穿做越频运率下霞降（星快速重性与可稳定炭性不耀可兼析得）3）采用狮积分炎放大佣器提致高精祝度50电伺稻服放大拼器eiegef-vp泵控咬开环删控制洽系统域组成染原理帜框图比较信号发生伺服肥阀i位移第传感毛器液压马达变量水泵液压轰缸二、勤泵控筛马达谷速度雹控制溉系统（一穴）泵季控开无环速翁度控模制系美统开环河控制福受负饱载和勤温度屈变化胶的影秀响较旺大，倡控制舌精度效较差51电伺服放大器积分放大灵器eiegef-vp泵控广闭环规速度凭控制将系统进组成殃原理饱框图比较信号发生i测速屯发电泳机液压马达变量泵液压缸-位移感传感犬器伺服阀（二果）带轰位置厉环的询泵控香闭环授速度木控制览系统变量吼伺服腰机构羊的惯灯性很陡小，阀控闸缸可看向成是挎积分武环节缠，变量治伺服吊机构基本蜓上可喜看成止是比吹例环荷节，陶动态贪由泵控身马达决定52泵控特闭环蒜速度授控制炎系统眨组成过原理植框图比例放大器eiegef-

m比较信号发生液压马达变量泵液压缸伺服阀测速发电机（三姨）不讨带位取置环绿的泵准控闭生环速战度控革制系绢统1）变量篮伺服秆机构愚的液企压缸肤本身祖含有室积分起环节槐，系调统型婆式不园变（坚相对恐型式姐（二杆）而符言）2）积分腿环节满在后暴面，设伺服竿阀零刃漂和避斜盘骨力等育引起婚的静怜差仍窝然存冤在3）变量雹机构词开环欲控制仿，抗瓣干扰俘能力右差，错易受跟零漂道、摩朱擦等洽影响计算局举例坚参见P1利3353第六昆章竟电臭液伺谢服系遥统6.健1电液艺伺服谅系统帖的类犬型6.寺2电液歌位置潜伺服具系统救的分裂析6.度3电液妈伺服劳系统箱的校压正6.携4电液旷速度示控制脖系统6.盛5电液尘力控态制系透统本章平介绍54力（狱压力摘）控蠢制系贷统应用痰：材料碌试验吉机、结构荣疲劳炼试验么机压力猾机轧钢幕机的客张力邀控制车轮寄刹车离装置如果剂说在丈位置勿控制昏及速玩度控窄制方姓面电怠液伺钢服系振统受苏到电形控制桥的挑占战的挑话，弄在力控席制方赴面电衡液控他制系污统却梨越来摄越取辛得优虽势。55伺服放大器eief伺服阀-xpkB