液壓控制系統(tǒng)教學(xué)資料培訓(xùn)資料

1、第1章 緒論液壓伺服系統(tǒng)是一個控制能源輸出的裝置，在其中輸入量與輸出量之間自動而連續(xù)地保持一定的符合一致的關(guān)系，并且用這兩個量之差來控制能源的輸出。 液壓伺服控制系統(tǒng)的組成輸入元件：也稱指令元件，它給出輸入信號(指令信號)加于系統(tǒng)的輸入端，是機(jī)械的、電氣的、氣動的等。如靠模、指令電位器或計算機(jī)等。反饋測量元件： 測量系統(tǒng)的輸出并轉(zhuǎn)換為反饋信號。這類元件也是多種形式的。各種傳感器常作為反饋測量元件。比較元件： 將反饋信號與輸入信號進(jìn)行比較，給出偏差信號。放大轉(zhuǎn)換元件： 將偏差信號故大、轉(zhuǎn)換成液壓信號(流量或壓力)。如伺服放大器、機(jī)液伺服閥、電液伺服閥、電液比例閥等。執(zhí)行元件： 產(chǎn)生調(diào)節(jié)動作加于控

2、制對象上，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)任務(wù)。如液壓缸與液壓馬達(dá)等?？刂茖ο螅?被控制的機(jī)器設(shè)備或物體，即負(fù)載。其它：各種校正裝置，以及不包含在控制回路內(nèi)的液壓能源裝置。液壓伺服控制的分類 p4-5 液壓伺服控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn) p5-6第2章 液壓放大元件圓柱滑閥的結(jié)構(gòu)型式及分類 p9液壓放大元件能將輸入位移(機(jī)械量)轉(zhuǎn)換并放大為具有一定壓力的液體流量。 流量與壓力的乘積即功率，因此也可以說液壓放大元件所輸出的就是具有一定功率的液壓信號。 液壓放大元件也是控制液體流量的大小及方向的控制元件，通常稱為(液壓)閥，如：滑閥、擋板閥等。機(jī)械功率fv 液壓功率pq小大零開口四邊閥的壓力-流量特性方程 p15 零開口四邊閥的閥

3、系數(shù) p16三通閥、四邊閥靜特性比較1、液壓放大元件的流量增益kq與半橋的節(jié)流邊有關(guān)：零開口閥是正開口閥的一半；帶固定節(jié)流孔時，kq是正開口閥的一半。2、液壓放大元件的壓力流量系數(shù)kc與半橋、全橋有關(guān)：半橋正開口三通閥是全橋正開口四通閥的2倍；半橋零開口三通閥是全橋零開口四通閥2倍；帶2個固定節(jié)流孔的全橋與正開口四通閥全橋相等；帶1個固定節(jié)流孔的半橋與正開口三通閥半橋相等；3、零開口的壓力流量系數(shù)遠(yuǎn)小于正開口閥，零開口的壓力增益遠(yuǎn)在于正開口閥。零開口的因“內(nèi)泄漏”引起的誤差將遠(yuǎn)小于正開口閥。 滑閥的力特性 p22滑閥的輸出功率及效率 第3章 液壓動力元件液壓動力元件(或稱液壓動力機(jī)構(gòu))是由液壓

4、放大元件(液壓控制元件)和液壓執(zhí)行元件組成。有四種基本型式的液壓動力元件：閥控液壓缸、閥控液壓馬達(dá)、泵控液壓缸、泵控液壓馬達(dá)?；痉匠?p40-43通過比較可以看出：三通閥控制液壓缸和四通閥控制液壓缸的傳遞函數(shù)形式是一樣的，液壓固有頻率和阻尼比不同，前者的液壓固有頻率是后者的 ，在不考慮bp的影響時，阻尼比也是后者的。所以，在其它參數(shù)相同時，四通閥控制液壓缸比三通閥控制液壓缸的動態(tài)響應(yīng)好的多第4章 機(jī)液伺服系統(tǒng)由機(jī)械反饋裝置和液壓動力元件所組成的反饋控制系統(tǒng)稱為機(jī)械液壓伺服系統(tǒng)。機(jī)液伺服系統(tǒng)主要用來進(jìn)行位置控制，也可以用來控制其它物理量，如原動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制等。由液壓放大元件和液壓執(zhí)行元件所組發(fā)

5、的液壓動力元件，實(shí)際上就是一個開環(huán)控制系統(tǒng)。如果將液壓執(zhí)行元件的輸出位移量與指令信號相比較后的誤差信號再控制液莊放大元件，就是閉環(huán)位置控制系統(tǒng)。也就是說，在開環(huán)控制的基礎(chǔ)上，通過負(fù)反饋裝置即比較元件+測量反饋元件就可以構(gòu)成閉環(huán)液壓控制系統(tǒng)。如果比較反饋元件由機(jī)械元件充當(dāng)，則稱為“機(jī)液伺服系統(tǒng)”，以區(qū)別于電反饋系統(tǒng)。提高綜合諧振頻率和綜合阻尼比的方法1.提高綜合諧振頻率的途徑(1)提高結(jié)構(gòu)諧振頻率s(2)增大執(zhí)行元件到負(fù)載的傳動比2.提高綜合阻尼比的途徑(1)綜合阻尼比主要由閥提供，可采用增大kce的辦法提高n(2)在液壓缸兩缸之間連接一個機(jī)-液瞬態(tài)壓力反饋網(wǎng)絡(luò)，或采用壓力反饋或動壓伺服閥比較元

6、件要求：1） 與指令元件相連；2）與被控對象相連；3）與放大元件相連。機(jī)液伺服系統(tǒng)工作可靠。但是，如果設(shè)計時各參數(shù)選擇不好，裝配時就不易調(diào)整。另外，機(jī)械元件有慣性，時間常數(shù)較大；機(jī)械運(yùn)動件間總有間隙、摩擦，工作久了總有磨損，這些都會降低系統(tǒng)的精度。穩(wěn)態(tài)誤差 ：穩(wěn)態(tài)誤差與放大元件的輸出流量有關(guān)，與放大元件在穩(wěn)態(tài)時的輸入量 xv 成正比。1）負(fù)載誤差與負(fù)載fl成正比,與壓力增益kp成反比(與總壓力流量系數(shù)kce成正比)；2）速度誤差與給定速度v成正比，與速度增益kv成反比。因此 ：1） 要想辦法提高壓力增益kp，減小閥的零位泄漏；2） 要想辦法在保證穩(wěn)定的前提下，提高速度增益kv。穩(wěn)定性 ：系統(tǒng)穩(wěn)

7、定性與開環(huán)增益kv有關(guān)，與固有頻率h有關(guān)，與阻尼系數(shù)h有關(guān)。1）油缸的等效容積越小，液壓彈簧剛度越大，固有頻率h越高，穩(wěn)定性越好；2）開環(huán)增益kv越小，總壓力流量系數(shù)kce越小，穩(wěn)定性越好；但 這與控制精度相矛盾。因此 ：1） 采用零開口閥以減小壓力流量系數(shù)kce，提高壓力增益kp，從而保證控制精度；2） 要想辦法減小油缸的等效容積，提高固有頻率h，保證穩(wěn)定性 。第5章 電液伺服閥電液控制閥：電液伺服閥、電液比例閥和電液數(shù)字閥接口：系統(tǒng)中電氣控制部分與液壓執(zhí)行部分間的接口放大元件：又是實(shí)現(xiàn)用小信號控制大功率的放大元件。分類：電液流量控制、電液壓力控制。特點(diǎn)：電液伺服閥控制精度高、響應(yīng)速度快，是

8、一種高性能的電液控制元件，在液壓伺服系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。一、電液伺服閥的組成電液伺服閥通常由電氣機(jī)械轉(zhuǎn)換器、液壓放大器、檢測反饋機(jī)構(gòu)(或平衡機(jī)構(gòu))三部分組成。二、電液伺服閥的分類按液壓放大級數(shù)分為：單級伺服閥：此類閥結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉，但由于力矩馬達(dá)或力馬達(dá)輸出力矩或力小、定位剛度低，使閥的輸出流量有限，對負(fù)裁動態(tài)變化敏感，閥的穩(wěn)定性在很大程度上取決于負(fù)載動態(tài)，容易產(chǎn)生不穩(wěn)定狀態(tài)。只適用于低壓、小流量和負(fù)載動態(tài)變化不大的場合。兩級伺服閥：此類閥克服了單級伺服閥缺點(diǎn)，是最常用的型式。三級伺服閥：由一個兩級伺服閥作前置級控制第三級功率滑閥功率級滑閥閥芯位移通過電氣反饋形成閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)功率級滑

9、閥閥芯的定位。三級伺服閥通常只用在大流量的場合。按第一級閥的結(jié)構(gòu)形式分類：滑閥、單噴嘴擋板閥、雙噴嘴擋板閥 射流管閥和偏轉(zhuǎn)板射流閥。按反饋形式分類：可分為滑閥位置反饋、負(fù)載流量反饋和負(fù)載壓力反饋三種。按力矩馬達(dá)是否浸泡在油中分類：濕式：可使力矩馬達(dá)受到油液的冷卻，但油液中存在的鐵污物使力短馬達(dá)持性變壞；干式：則可使力矩馬達(dá)不受油液污染的影響，目前的伺服閥都采用干式的。電氣機(jī)械轉(zhuǎn)換器：利用電磁原理工作的。它由永久磁鐵或激磁線圈產(chǎn)生極化磁場。電氣控制信號通過控制線圈產(chǎn)生控制磁場，兩個磁場之間相互作用產(chǎn)生與控制信號成比例并能反應(yīng)控制信號極性的力或力矩，從而使其運(yùn)動部分產(chǎn)生直線位移或角位移的機(jī)械運(yùn)動，

10、因而也稱為力矩馬達(dá)。一、力矩馬達(dá)的分類及要求分類： 1)根據(jù)可動件運(yùn)動：直線位移式和角位移式（力馬達(dá)、力矩馬達(dá)）。 2)按可動件結(jié)構(gòu)：動鐵式和動圈式（可動件是銜鐵、控制線圈）。 3)按極化磁場：非激磁式、固定電流激磁和永磁式三種。 要求： 作為閥的驅(qū)動裝置，對它提出以下要求： 1)能夠產(chǎn)生足夠的輸出力和行程，要求體積小、重量輕。 2)動態(tài)性能好、響應(yīng)速度快。 3)直線件好、死區(qū)小、靈敏度高和磁滯小。 4)在某些使用情況下，還要求它抗振、抗沖擊、不受環(huán)境溫度和壓力等影響。四、動鐵式力矩馬達(dá)與動圈式力矩馬達(dá)的比較p87第5章 電液伺服閥電液伺服閥的組成與分類p81-82力矩馬達(dá)p83動鐵式力矩馬達(dá)

11、與動圈式力矩馬達(dá)的比較p87第6章 電液伺服系統(tǒng)壓力反饋和動壓反饋校正 采用壓力反饋和動壓反饋校正的目的是提高系統(tǒng)的阻尼。負(fù)載壓力隨系統(tǒng)的動態(tài)而變化。當(dāng)系統(tǒng)振動加劇時，負(fù)載壓力也增大。如果將負(fù)載壓力加以反饋，使輸入系統(tǒng)的流量減少，則系統(tǒng)的振動將減弱。起到了增加系統(tǒng)阻尼的作用?？梢詠碛脡毫Ψ答佀欧y或功壓反饋伺服閥實(shí)現(xiàn)壓力反饋和動壓反饋。也可以采用液壓機(jī)械網(wǎng)絡(luò)或電反饋實(shí)現(xiàn)壓力反饋或動壓反饋 壓力反饋不改變開環(huán)增益kv和液壓固有頻率h，但增加了阻尼比。壓力反饋校正是通過增加系統(tǒng)的總流量壓力系數(shù)來提高阻尼的，但降低了系統(tǒng)的靜剛度。 動壓反饋校正可以提高系統(tǒng)的阻尼，而又不降低系統(tǒng)的靜剛度。將壓力傳感器的放大器換成微分放大器，就可以構(gòu)成動壓反饋。泵控馬達(dá)速度控制系統(tǒng)p131電液力控制系統(tǒng) p134第7章 電液伺服系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用帶鋼卷曲機(jī)跑偏控制系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計要求：機(jī)組的最大卷曲速度 v=5m/s;最大剛卷質(zhì)量 m1=15000kg;卷曲機(jī)移動部分質(zhì)量 m2=2000