液压伺服与比例控制系统 习题及答案 第四章习题答案

PAGE26PAGE第四章习题答案4-1什么是机液控制系统？机液控制系统有什么优缺点?答：由机械反馈装置(如杠杆、齿轮、螺母—螺杆和凸轮等)和液压动力元件所组成的反馈控制系统称为机械液压控制系统；优点：机液控制系统结构简单、工作可靠、使用维护比较容易；缺点：由于没有伺服放大器，系统增益的调整极为不便，对动力机构的速度放大系数要求严格；并且机械反馈装置带来了间隙、摩擦和刚度等影响。4-2为什么常把机液位置控制系统称为力放大器或助力器?答：系统输入信号较小，通过液压放大元件和动力元件输出液压功率远大于输入功率，能实现功率放大。4-3为什么机液位置控制系统的稳定性、响应速度和控制精度由液压动力组元件的特性所决定？答：机液伺服系统中没有伺服放大器，系统开环放大系数就只能由动力元件参数所确定，所以系统的动态特性也由动力元件确定。4-4为什么在机液位置控制系统中，阀流量增益很重要?答：系统的稳定性是系统能够可靠工作的保证，是伺服系统最重要的特性，机液位置伺服系统的稳定性条件是：，Kq值大小决定系统稳定性。4-5低阻尼对液压控制的稳定性有什么影响?答：低阻尼使得液压系统幅值裕量不足，相角裕量有余，系统不易稳定，振动较强。提高阻尼比的方法：1、增加控制阀或油缸泄漏，方法简单，浪费功率；增加油缸阻尼负载，有效提高阻尼比，不易实现；采取反馈校正的方法，容易实现，调试困难。4-6考虑结构刚度的影响时，如何从物理意义上理解综合刚度？答：结构刚度与负载质量组成一个结构谐振系统。而结构谐振与液压谐振相耦合，又形成一个液压－机械谐振系统，这个刚度为综合刚度。4-7考虑连接刚度时，反馈连接点对系统的稳定性有什么影响?答：半闭环系统的稳定性好于全闭环系统，但是精度较差。4-8反馈刚度对系统稳定性有什么影响?答：由于综合频率总是低于液压固有频率，并且综合频率随反馈刚度的降低而降低，致使系统稳定性变坏，可见为增加稳定性就要尽可能增大反馈刚度值。4-9为什么机液控制系统多用在精度和响应速度要求不高的场合？答：机液伺服系统没有放大器，系统开环放大系数受到阀的流量增益限制，所以不能按照要求提高很多，故多用在精度和响应速度要求不高的场合。4-10有一外反馈机液控制系统如图4-22所示，a=b，输入量为，输出量为，负载质量为，反馈系数略去泄漏及压缩的影响。请写出系统的基本方程，画出框图，并推导出系统的闭环传递函数。答：4-11在题4-10中，如果不忽略泄漏和压缩，而负载除质量外还有阻尼。试绘出系统伯德图，并标出幅值裕度和相位裕度答：机液位置伺服系统波德图其中：，，Kg是幅值裕量，γ是相角裕量。4-12如图4-23所示机液控制，阀的流量增益为，流量压力系数，活塞面积，活塞杆与负载连接刚度，负载质量，总压缩容积，油的有效体积弹性模数，阀的输入位移，活塞输出位移，求试绘出系统的框图并计算系统的稳定性条件。答：由图可知，该系统为半闭环系统，且半闭环系统稳定条件为其中：综合阻尼比综合谐振频率结构谐振频率液压弹簧刚度开环放大系数反馈放大系数总而言之，将各系数带入不等式，可得到系统稳定条件：图4－22外反馈机液伺服系统结构原理图图4－23考虑连接刚度时机液伺服系统4-13如图4-24所示的机液控制，a=b，不计各种负载，假设油液是不可压缩的，液压缸活塞有效面积m2，行程m，负载质量kg，节流窗口面积梯度m，连接刚度N/m2，供油压力MPa，阀口流量系数，油液密度kg/m3。完成以下任务：(1)绘制系统框图；(2)计算系统的液压固有频率；(3)计算闭环幅值比下降到0.7时的工作频率及相位滞后。答：图4－24考虑反馈刚度kf的机液伺服系统图4－25机液位置伺服系统4-14如图4-25所示的机液位置控制，供油压力MPa，节流窗口面积梯度m，液压缸活塞有效面积m2，液压固有频率rad/s，液压阻尼比=0.2。完成以下任务：(1)当