液压控制系统教学资料培训资料.doc

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1、第1章 绪论液压伺服系统是一个控制能源输出的装置，在其中输入量与输出量之间自动而连续地保持一定的符合一致的关系，并且用这两个量之差来控制能源的输出。 液压伺服控制系统的组成输入元件：也称指令元件，它给出输入信号(指令信号)加于系统的输入端，是机械的、电气的、气动的等。如靠模、指令电位器或计算机等。反馈测量元件： 测量系统的输出并转换为反馈信号。这类元件也是多种形式的。各种传感器常作为反馈测量元件。比较元件： 将反馈信号与输入信号进行比较，给出偏差信号。放大转换元件： 将偏差信号故大、转换成液压信号(流量或压力)。如伺服放大器、机液伺服阀、电液伺服阀、电液比例阀等。执行元件： 产生调节动作加于控

2、制对象上，实现调节任务。如液压缸与液压马达等。控制对象： 被控制的机器设备或物体，即负载。其它：各种校正装置，以及不包含在控制回路内的液压能源装置。液压伺服控制的分类 P4-5 液压伺服控制系统的优缺点 P5-6第2章 液压放大元件圆柱滑阀的结构型式及分类 P9液压放大元件能将输入位移(机械量)转换并放大为具有一定压力的液体流量。 流量与压力的乘积即功率，因此也可以说液压放大元件所输出的就是具有一定功率的液压信号。 液压放大元件也是控制液体流量的大小及方向的控制元件，通常称为(液压)阀，如：滑阀、挡板阀等。机械功率FV 液压功率pQ小大零开口四边阀的压力-流量特性方程 P15 零开口四边阀的阀

3、系数 P16三通阀、四边阀静特性比较1、液压放大元件的流量增益Kq与半桥的节流边有关：零开口阀是正开口阀的一半；带固定节流孔时，Kq是正开口阀的一半。2、液压放大元件的压力流量系数Kc与半桥、全桥有关：半桥正开口三通阀是全桥正开口四通阀的2倍；半桥零开口三通阀是全桥零开口四通阀2倍；带2个固定节流孔的全桥与正开口四通阀全桥相等；带1个固定节流孔的半桥与正开口三通阀半桥相等；3、零开口的压力流量系数远小于正开口阀，零开口的压力增益远在于正开口阀。零开口的因“内泄漏”引起的误差将远小于正开口阀。 滑阀的力特性 p22滑阀的输出功率及效率 第3章 液压动力元件液压动力元件(或称液压动力机构)是由液压

4、放大元件(液压控制元件)和液压执行元件组成。有四种基本型式的液压动力元件：阀控液压缸、阀控液压马达、泵控液压缸、泵控液压马达。基本方程 P40-43通过比较可以看出：三通阀控制液压缸和四通阀控制液压缸的传递函数形式是一样的，液压固有频率和阻尼比不同，前者的液压固有频率是后者的 ，在不考虑Bp的影响时，阻尼比也是后者的。所以，在其它参数相同时，四通阀控制液压缸比三通阀控制液压缸的动态响应好的多第4章 机液伺服系统由机械反馈装置和液压动力元件所组成的反馈控制系统称为机械液压伺服系统。机液伺服系统主要用来进行位置控制，也可以用来控制其它物理量，如原动机的转速控制等。由液压放大元件和液压执行元件所组发

5、的液压动力元件，实际上就是一个开环控制系统。如果将液压执行元件的输出位移量与指令信号相比较后的误差信号再控制液庄放大元件，就是闭环位置控制系统。也就是说，在开环控制的基础上，通过负反馈装置即比较元件+测量反馈元件就可以构成闭环液压控制系统。如果比较反馈元件由机械元件充当，则称为“机液伺服系统”，以区别于电反馈系统。提高综合谐振频率和综合阻尼比的方法1.提高综合谐振频率的途径(1)提高结构谐振频率s(2)增大执行元件到负载的传动比2.提高综合阻尼比的途径(1)综合阻尼比主要由阀提供，可采用增大Kce的办法提高n(2)在液压缸两缸之间连接一个机-液瞬态压力反馈网络，或采用压力反馈或动压伺服阀比较元

6、件要求：1） 与指令元件相连；2）与被控对象相连；3）与放大元件相连。机液伺服系统工作可靠。但是，如果设计时各参数选择不好，装配时就不易调整。另外，机械元件有惯性，时间常数较大；机械运动件间总有间隙、摩擦，工作久了总有磨损，这些都会降低系统的精度。稳态误差 ：稳态误差与放大元件的输出流量有关，与放大元件在稳态时的输入量 xv 成正比。1）负载误差与负载FL成正比,与压力增益KP成反比(与总压力流量系数KCe成正比)；2）速度误差与给定速度V成正比，与速度增益Kv成反比。因此 ：1） 要想办法提高压力增益KP，减小阀的零位泄漏；2） 要想办法在保证稳定的前提下，提高速度增益Kv。稳定性 ：系统稳

7、定性与开环增益Kv有关，与固有频率h有关，与阻尼系数h有关。1）油缸的等效容积越小，液压弹簧刚度越大，固有频率h越高，稳定性越好；2）开环增益Kv越小，总压力流量系数KCe越小，稳定性越好；但 这与控制精度相矛盾。因此 ：1） 采用零开口阀以减小压力流量系数KCe，提高压力增益KP，从而保证控制精度；2） 要想办法减小油缸的等效容积，提高固有频率h，保证稳定性 。第5章 电液伺服阀电液控制阀：电液伺服阀、电液比例阀和电液数字阀接口：系统中电气控制部分与液压执行部分间的接口放大元件：又是实现用小信号控制大功率的放大元件。分类：电液流量控制、电液压力控制。特点：电液伺服阀控制精度高、响应速度快，是

8、一种高性能的电液控制元件，在液压伺服系统中得到了广泛的应用。一、电液伺服阀的组成电液伺服阀通常由电气机械转换器、液压放大器、检测反馈机构(或平衡机构)三部分组成。二、电液伺服阀的分类按液压放大级数分为：单级伺服阀：此类阀结构简单、价格低廉，但由于力矩马达或力马达输出力矩或力小、定位刚度低，使阀的输出流量有限，对负裁动态变化敏感，阀的稳定性在很大程度上取决于负载动态，容易产生不稳定状态。只适用于低压、小流量和负载动态变化不大的场合。两级伺服阀：此类阀克服了单级伺服阀缺点，是最常用的型式。三级伺服阀：由一个两级伺服阀作前置级控制第三级功率滑阀功率级滑阀阀芯位移通过电气反馈形成闭环控制，实现功率级滑

9、阀阀芯的定位。三级伺服阀通常只用在大流量的场合。按第一级阀的结构形式分类：滑阀、单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀 射流管阀和偏转板射流阀。按反馈形式分类：可分为滑阀位置反馈、负载流量反馈和负载压力反馈三种。按力矩马达是否浸泡在油中分类：湿式：可使力矩马达受到油液的冷却，但油液中存在的铁污物使力短马达持性变坏；干式：则可使力矩马达不受油液污染的影响，目前的伺服阀都采用干式的。电气机械转换器：利用电磁原理工作的。它由永久磁铁或激磁线圈产生极化磁场。电气控制信号通过控制线圈产生控制磁场，两个磁场之间相互作用产生与控制信号成比例并能反应控制信号极性的力或力矩，从而使其运动部分产生直线位移或角位移的机械运动，

10、因而也称为力矩马达。一、力矩马达的分类及要求分类： 1)根据可动件运动：直线位移式和角位移式（力马达、力矩马达）。 2)按可动件结构：动铁式和动圈式（可动件是衔铁、控制线圈）。 3)按极化磁场：非激磁式、固定电流激磁和永磁式三种。 要求： 作为阀的驱动装置，对它提出以下要求： 1)能够产生足够的输出力和行程，要求体积小、重量轻。 2)动态性能好、响应速度快。 3)直线件好、死区小、灵敏度高和磁滞小。 4)在某些使用情况下，还要求它抗振、抗冲击、不受环境温度和压力等影响。四、动铁式力矩马达与动圈式力矩马达的比较P87第5章 电液伺服阀电液伺服阀的组成与分类P81-82力矩马达P83动铁式力矩马达

11、与动圈式力矩马达的比较P87第6章 电液伺服系统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 压力反馈不改变开环增益Kv和液压固有频率h，但增加了阻尼比。压力反馈校正是通过增加系统的总流量压力系数来提高阻尼的，但降低了系统的静刚度。 动压反馈校正可以提高系统的阻尼，而又不降低系统的静刚度。将压力传感器

12、的放大器换成微分放大器，就可以构成动压反馈。泵控马达速度控制系统P131电液力控制系统 P134第7章 电液伺服系统的设计和应用带钢卷曲机跑偏控制系统设计设计要求：机组的最大卷曲速度 v=5m/s;最大刚卷质量 m1=15000kg;卷曲机移动部分质量 m2=20000kg;卷曲误差 E=（12）mm;移动距离 L=150mm;导轨摩擦系数 mu=0.05;根据同类机组确定系统的性能指标为：系统误差 E=20rad/s;最大工作速度 vm=2.210-2m/s;最大加速度 am=0.47m/s2;方案选择：采用电液伺服阀、液压缸、放大器、光电检测元件组成系统。 最大负载力为：32900N； 最大负载速度：0.022m/s