電液伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、電液伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計組員：電液位置伺服系統(tǒng)介紹電液位置伺服系統(tǒng)介紹 電液位置伺服系統(tǒng)是最基本和最常用的電液位置伺服系統(tǒng)是最基本和最常用的一種液壓伺服系統(tǒng)，如機(jī)床工作臺的位置、一種液壓伺服系統(tǒng)，如機(jī)床工作臺的位置、板帶軋機(jī)的板厚、帶材跑偏控制、飛機(jī)和板帶軋機(jī)的板厚、帶材跑偏控制、飛機(jī)和船舶的舵機(jī)控制、雷達(dá)和火炮控制系統(tǒng)以船舶的舵機(jī)控制、雷達(dá)和火炮控制系統(tǒng)以及振動試驗臺等。在其它物理量的控制系及振動試驗臺等。在其它物理量的控制系統(tǒng)中，如速度控制和力控制等系統(tǒng)中，也統(tǒng)中，如速度控制和力控制等系統(tǒng)中，也常有位置控制小回路作為大回路中的一個常有位置控制小回路作為大回路中的一個環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)。 電液位置伺服

2、系統(tǒng)主要是電液位置伺服系統(tǒng)主要是用于解決位置用于解決位置跟隨的控制問題跟隨的控制問題，其根本任務(wù)就是通過執(zhí)，其根本任務(wù)就是通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)實現(xiàn)被控量對給定量的及時和準(zhǔn)確行機(jī)構(gòu)實現(xiàn)被控量對給定量的及時和準(zhǔn)確跟蹤，并要具有足夠的控制精度。電液伺跟蹤，并要具有足夠的控制精度。電液伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性是衡量一套電液伺服系服系統(tǒng)的動態(tài)特性是衡量一套電液伺服系統(tǒng)設(shè)計及調(diào)試水平的重要指標(biāo)。它由電信統(tǒng)設(shè)計及調(diào)試水平的重要指標(biāo)。它由電信號處理裝置和若干液壓元件組成，元件的號處理裝置和若干液壓元件組成，元件的動態(tài)性能相互影響，相互制約及系統(tǒng)本身動態(tài)性能相互影響，相互制約及系統(tǒng)本身所包含的非線性，致使其動態(tài)性能復(fù)雜。所包

3、含的非線性，致使其動態(tài)性能復(fù)雜。因此，電液伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計及仿真受因此，電液伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計及仿真受到越來越多的重視。到越來越多的重視。 電液位置伺服控制系統(tǒng)以電液位置伺服控制系統(tǒng)以液體作為動液體作為動力傳輸和控制介質(zhì)力傳輸和控制介質(zhì)，利用電信號進(jìn)行控制，利用電信號進(jìn)行控制輸入和反饋。只要輸入某一規(guī)律的輸入信輸入和反饋。只要輸入某一規(guī)律的輸入信號，執(zhí)行元件就能啟動、快速并準(zhǔn)確地復(fù)號，執(zhí)行元件就能啟動、快速并準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律。電液位置伺服控制現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律。電液位置伺服控制系統(tǒng)是最為常見的液壓控制系統(tǒng)，實際的系統(tǒng)是最為常見的液壓控制系統(tǒng)，實際的伺服系統(tǒng)無論多么復(fù)雜，都是由一些基

4、本伺服系統(tǒng)無論多么復(fù)雜，都是由一些基本元件組成的。系統(tǒng)的核心是電液伺服閥，元件組成的。系統(tǒng)的核心是電液伺服閥，它的性能直接影響甚至決定整個系統(tǒng)的性它的性能直接影響甚至決定整個系統(tǒng)的性能，功用十分重大。能，功用十分重大。 電液位置伺服控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 （1）輸入元件：給定控制信號的產(chǎn)生與輸入的元）輸入元件：給定控制信號的產(chǎn)生與輸入的元件?？梢允菣C(jī)械、電氣或氣動式，如電位器、計算件。可以是機(jī)械、電氣或氣動式，如電位器、計算機(jī)、靠模等。機(jī)、靠模等。 （2）檢測反饋元件：檢測被控量或中間量，反饋）檢測反饋元件：檢測被控量或中間量，反饋回輸入端。各種傳感器?；剌斎攵?。各種傳感器。 （3）比較元件：將輸入與

5、反饋信號進(jìn)行比較，得）比較元件：將輸入與反饋信號進(jìn)行比較，得出偏差輸入信號的元件。出偏差輸入信號的元件。 （4）放大、轉(zhuǎn)換、控制元件：將偏差或輸入信號）放大、轉(zhuǎn)換、控制元件：將偏差或輸入信號放大、轉(zhuǎn)換成液壓信號（流量或壓力），以控制液放大、轉(zhuǎn)換成液壓信號（流量或壓力），以控制液壓執(zhí)行元件運(yùn)動的元件。放大器、閥等壓執(zhí)行元件運(yùn)動的元件。放大器、閥等 （5）液壓執(zhí)行元件：產(chǎn)生調(diào)節(jié)動作、加于被控對）液壓執(zhí)行元件：產(chǎn)生調(diào)節(jié)動作、加于被控對象，實現(xiàn)調(diào)節(jié)任務(wù)的元件。如液壓缸、液壓馬達(dá)等。象，實現(xiàn)調(diào)節(jié)任務(wù)的元件。如液壓缸、液壓馬達(dá)等。 （6）控制對象：被控制的機(jī)械設(shè)備或其它體。）控制對象：被控制的機(jī)械設(shè)備或其

6、它體。 （7）其它：校正裝置，不包含在液壓回路中的液）其它：校正裝置，不包含在液壓回路中的液壓能源等。壓能源等。系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立(式中 k1=1/Ap) 計算得到負(fù)載擾動引起的穩(wěn)態(tài)誤差為：ess=0.05710-3（m）（1）比例閥線性化流量方程）比例閥線性化流量方程Q L = K q xv K c p L （1）式中式中K q比例閥流量增益；比例閥流量增益；K c 比例閥流量壓力比例閥流量壓力系數(shù)；系數(shù)；p L負(fù)載壓力；負(fù)載壓力；xv比例閥閥芯位移。比例閥閥芯位移。（2）伺服油缸流量連續(xù)性方程）伺服油缸流量連續(xù)性方程 Ap 液壓缸活塞的有效面積；液壓缸活塞的有效面積；x

7、p 活塞的位移；活塞的位移；Ctp-總泄漏系數(shù)；總泄漏系數(shù)；Vt液壓缸進(jìn)油腔的容積；液壓缸進(jìn)油腔的容積；e系系統(tǒng)的有效體積彈性模量。統(tǒng)的有效體積彈性模量。 （3） 液壓缸和負(fù)載力平衡方程液壓缸和負(fù)載力平衡方程 Mt 活塞以及與活塞相聯(lián)的負(fù)載折算到活活塞以及與活塞相聯(lián)的負(fù)載折算到活塞上的總質(zhì)量；塞上的總質(zhì)量；B p 活塞和負(fù)載的粘性阻活塞和負(fù)載的粘性阻尼系數(shù)；尼系數(shù)；K L 負(fù)載的彈簧剛度；負(fù)載的彈簧剛度；F L 作作用在活塞上的外負(fù)載力。用在活塞上的外負(fù)載力。 負(fù)載擾動引起的穩(wěn)態(tài)誤差小于或等于負(fù)載擾動引起的穩(wěn)態(tài)誤差小于或等于0.02，則由此確定系統(tǒng)的開環(huán)增益為：則由此確定系統(tǒng)的開環(huán)增益為： 綜

8、上所述，閥控缸的數(shù)學(xué)模型為：綜上所述，閥控缸的數(shù)學(xué)模型為： 對上式的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行簡化，不考慮干擾對上式的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行簡化，不考慮干擾油缸負(fù)載傳遞函數(shù)為：油缸負(fù)載傳遞函數(shù)為： （4）伺服比例閥建模伺服比例閥建模位移傳感器位移傳感器可以將系統(tǒng)伺服比例閥省略分析控制系統(tǒng)可以將系統(tǒng)伺服比例閥省略分析控制系統(tǒng)： 系統(tǒng)的Bode圖 系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線從上兩幅圖中可以看出，系統(tǒng)的幅值裕度從上兩幅圖中可以看出，系統(tǒng)的幅值裕度與相角穩(wěn)定裕度均為負(fù)值，階躍響應(yīng)曲線與相角穩(wěn)定裕度均為負(fù)值，階躍響應(yīng)曲線為發(fā)散振蕩，說明系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，必須為發(fā)散振蕩，說明系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，必須校正。校正。降解分析降解分析根軌跡根軌跡 MATLAB 仿真圖參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 孫衍石，靳寶全