伺服控制精品課件

1、伺服控制第1頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日第7章 電液伺服系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用本章摘要 工程上常用頻率法設(shè)計液壓伺服系統(tǒng)，這是一種試探法。根據(jù)技術(shù)要求設(shè)計出系統(tǒng)以后，需要檢查所設(shè)計的系統(tǒng)是否滿足全部性能指標(biāo)。如不能滿足，可通過調(diào)整參數(shù)或改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(加校正)等方法，重復(fù)設(shè)計過程，直至滿足要求為小。因為設(shè)計是試探件的，所以設(shè)計方法具有較大的靈活性。 第2頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日7.1 系統(tǒng)簡要設(shè)計步驟1、明確設(shè)計要求根據(jù)用戶要求和系統(tǒng)工作條件，分析設(shè)計任務(wù)，確定技術(shù)指標(biāo)。系統(tǒng)的要求和條件包括：（1）、系統(tǒng)用途，適用范圍；（2）、負(fù)載工況，

2、負(fù)載形式，最大速度和加速度；（3）、工作條件：環(huán)境條件，外形、重量要求等；（4）、其他要求：成本、可靠性、電源等。性能指標(biāo)包括：（1）、精度：靜差，穩(wěn)態(tài)誤差。（2）、動態(tài)品質(zhì)：穩(wěn)定性幅值裕量和相角裕量；快速性頻寬；過渡過程品質(zhì)超調(diào)，過度時間和振蕩次數(shù)。第3頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日2、方案選擇選擇合理控制方案，擬定大體結(jié)構(gòu)，繪制系統(tǒng)原理方塊圖；3、靜態(tài)計算根據(jù)系統(tǒng)要求和負(fù)載條件，選擇動力機構(gòu)的形式和參數(shù)。（1）、確定供油壓力；（2）、通過負(fù)載軌跡，求驅(qū)動力機構(gòu)的匹配參數(shù)；（3）、選擇伺服閥，根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)及精度要求，確定系統(tǒng)的開環(huán)增益，選擇傳感器、放大器和其

3、他元件；4、動態(tài)分析計算。（1）、列出各元件運動方程，求傳遞函數(shù)；。（2）、繪出系統(tǒng)方塊圖、開環(huán)和閉環(huán)頻率特性，分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，校核系統(tǒng)的頻寬和峰值；（3）、通過仿真分析系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)指標(biāo)。第4頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日5、誤差分析與計算計算各項穩(wěn)態(tài)誤差及靜差，校核系統(tǒng)精度指標(biāo)。6、修改設(shè)計如果系統(tǒng)精度或動態(tài)品質(zhì)不滿足要求，修改動力機構(gòu)參數(shù)，確定校核方案，重復(fù)3，4，5步驟，直到滿足為止。7、選擇液壓源確定液壓能源的形式和參數(shù)，選擇輔助設(shè)備。8、調(diào)試與實驗進(jìn)行原理和模擬試驗，也可以通過實物實驗、半實物半模擬實驗。第5頁，共26頁，2022年，5月20日，22點2

4、0分，星期日7.2 設(shè)計舉例帶鋼卷曲機跑偏控制系統(tǒng)設(shè)計機組的最大卷曲速度 v=5m/s;最大剛卷質(zhì)量 m1=15000kg;卷曲機移動部分質(zhì)量 m2=20000kg;卷曲誤差 E=（12）mm;移動距離 L=150mm;導(dǎo)軌摩擦系數(shù) mu=0.05;根據(jù)同類機組確定系統(tǒng)的性能指標(biāo)為：系統(tǒng)誤差 E=20rad/s;最大工作速度 vm=2.2e-2m/s;最大加速度 am=0.47m/s2;1、設(shè)計要求：第6頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日第7頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日2、方案選擇采用電液伺服閥、液壓缸、放大器、光電檢測元件組成系統(tǒng)。第8頁

5、，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日3、靜態(tài)計算（1）、根據(jù)負(fù)載軌跡和負(fù)載工況確定A、Q0橫向移動速度信號可用幅值為最大工作速度、頻率為系統(tǒng)頻寬的正弦信號來近似：力平衡方成為：第9頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日最大負(fù)載力為：32900N； 最大負(fù)載速度：0.022m/s第10頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日找閥控缸動力機構(gòu)的輸出特性與該負(fù)載軌跡相切，并使兩者的最大功率點盡量靠近，負(fù)載軌跡的最大功率點可通過求導(dǎo)數(shù)并令其為零求得，其值為：液壓動力機構(gòu)的最大功率點公式為：是動力機構(gòu)和負(fù)載軌跡點相重合，并認(rèn)為他們在該點相切，則A

6、，Q0分別為：第11頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日這里參照同類機組，供油壓力取40bar。區(qū)標(biāo)準(zhǔn)直徑后，A=94.25e-4 m2（2）、選取伺服閥選取Ps=63bar的DYC系列兩級滑閥式電液伺服閥，其空載流量：選擇DYC系列供油壓力為Ps=63bar時，額定空載流量為25L/min伺服閥可以滿足要求。該伺服閥的額定電流I0=300mA，控制繞組電阻為2*20。當(dāng)閥工作在Ps=40bar時，空載流量為：第12頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日此時伺服閥的流量增益為:由實測的壓力增益曲線Kp=1.613e8Pa/A4、動態(tài)分析與計算（1）、求

7、取各元件的傳遞函數(shù)伺服閥的傳遞函數(shù)由實測頻率特性，經(jīng)曲線擬合得：光電檢測其和伺服放大器可看成比例環(huán)節(jié)：第13頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日增益K可通過改變伺服放大器的增益在較寬的范圍內(nèi)調(diào)整。計算液壓缸的容積時，考慮到管道容積，加上系數(shù)：由于被控質(zhì)量大，動力機構(gòu)的阻尼主要由摩擦提供，根據(jù)同類機型阻尼比取0.3，動力機構(gòu)的傳遞函數(shù)為：第14頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日（2）、繪制系統(tǒng)方塊圖系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：第15頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日式中：Kv為速度放大系數(shù)（3）、根據(jù)系統(tǒng)精度或頻寬要求初步確定開環(huán)增益

8、:該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差主要是速度和架速度信號引起的位置誤差，其中速度引起的誤差所占比重較大，考慮到其他因素的影響，進(jìn)行誤差分配并留有一定余量，所以暫定允許誤差為：系統(tǒng)的開環(huán)增益為：第16頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日對上述系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)分析：第17頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日5、修改動力機構(gòu)參數(shù)，改善系統(tǒng)性能（1）、確定活塞面積系統(tǒng)不加校正，為保證增益和足夠的穩(wěn)定裕量，至少應(yīng)有：用要求的Wh反算液壓缸面積，考慮標(biāo)準(zhǔn)直徑d=150mm后：這樣就重新確立一組動力機構(gòu)參數(shù)。（2）、重新選擇伺服閥，選定點為（F=20790, v=0.216)，則拋物

9、線與縱坐標(biāo)軸的交點：第18頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日伺服閥的空載流量為：仍取Ps=63barDYC系列伺服閥，當(dāng)Ps=63bar時，伺服閥的空載流量Q0=32.75L/min。選額定空載流量為40L/min的伺服閥，當(dāng)伺服閥用在Ps=40bar時，所具有的空載流量為Q0=31.87L/min=5.3e-4m3/s。此時算出伺服閥的流量增益為：1.77e-3(m3/s)/A（3）、系統(tǒng)穩(wěn)定性和動態(tài)特性核驗：第19頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：系統(tǒng)的博德圖和階躍響應(yīng)曲線如下：第20頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日第21頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日第22頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日壓力反饋系數(shù)為：忽略粘性摩擦的影響，等效的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：系統(tǒng)的博德圖和階躍響應(yīng)曲線如下： 第23頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日第24頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日7、液壓能源參數(shù)選擇對A=9.24e-3m2的系統(tǒng)，液壓源的流量為選用16L/min葉片泵滿足要求。第25頁，共26頁，2022年，5月20日，22點20分，星期日1、在確定執(zhí)行元件主要規(guī)格尺寸時，對位置和