燕山大学液压伺服与比例控制课件7
合集下载
液压伺服与比例控制系统
永 磁 动 铁 式 力 矩 马 达 的 工 作 原 理
力 矩 马 达 磁 路 原 理 图
三、 永磁动圈式 力马达 图示为永磁动式 力马达的结构原 理。力马达的可 动线圈悬置于作 气隙中，永久磁 铁在工作气隙中 形成极化磁通， 当控制电流加到 线圈上时，线圈 就会受到电磁力 的作用而运动。
四、动铁式力矩马达与动圈式力矩马达的比较
二、射流管式两级电液伺服阀 照图说明射流管式伺服阀的原理。射流管由力矩马达 带动偏转。射流管焊接于衔铁上，并由薄壁弹簧片支 承。液压油通过柔性的供压管进入射流管．从射流管 喷射出的液压油进入与滑阀两端控制腔分别相通的两 个接收孔中，推动阀芯移动。射流管的侧面装有弹簧 板板及反馈弹簧丝．共末端插入阀从中的小槽内，阀 芯移动推动反馈弹簧丝．构成对力矩马达的力反馈。 力矩马达借助于薄壁弹簧片实现对液压部分的密封隔 离。
二、射流管式两级电液伺服阀 照图说明射流管式伺服阀的原理。射流管由力矩马达 带动偏转。射流管焊接于衔铁上，并由薄壁弹簧片支 承。液压油通过柔性的供压管进入射流管．从射流管 喷射出的液压油进入与滑阀两端控制腔分别相通的两 个接收孔中，推动阀芯移动。射流管的侧面装有弹簧 板板及反馈弹簧丝．共末端插入阀从中的小槽内，阀 芯移动推动反馈弹簧丝．构成对力矩马达的力反馈。 力矩马达借助于薄壁弹簧片实现对液压部分的密封隔 离。
5.5 其它型式的电液伺服阀简介
一、弹簧对中式两级电液伺服阀
弹簧对中式伺服阀是早期伺服阀的结构型式，它的第—级是双 喷嘴挡板阀，第二级是滑阀，阀芯两端各有一根对中弹簧。当 控制电流输入时，阀芯在对中弹簧作用下处于中位。当有控制 电流输入时，对中弹簧力与喷嘴挡板阀输出的液压力相平衡， 使阀芯取得一个相应的位移，输出相应的流量。 这种伺服阀属于开环控制、其性能受温度、压力及阀内部结 构参数变化的影响较大；衔铁及挡板的位移都较大．对力矩马 达的线件要求较高；对中弹簧要求体积小、刚度大、抗疲劳 好，因此制造困难；两端对中弹簧由于制造和安装的误差．易 对阀芯产生侧向卡紧力．增加阀芯摩擦力．使阀的滞环增大， 分辨率降低。但由于结构简单、造价低，可适用于—般的、性 能要求不高的电液伺服系统。
液压伺服控制系统第7章电液伺服阀PPT课件
永 磁 动 铁 式 力 矩 马 达 的 工 作 原 理
力 矩 马 达 磁 路 原 理 图
三、 永磁动圈式 力马达
图示为永磁动式 力马达的结构原理。 力马达的可动线圈 悬置于作气隙中， 永久磁铁在工作气 隙中形成极化磁通， 当控制电流加到线 圈上时，线圈就会 受到电磁力的作用
而运动。
四、动铁式力矩马达与动圈式力矩马达的比较
比例环节。
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 此类阀通常是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： 可分为：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。
伺服阀系统方块图
三、力反馈伺服阀的传递函数
给出的传递函数是一个惯性加振荡的环节，重点介绍 近似的传递函数：在大多数电液伺服系统中，伺服阀 的动态响应往往高于动力元件的动态响应。为了简化 系统的动态持性分析与设计，伺服阀的传递函数可以 进一步简化，一般可用二阶振荡环节表示。如果伺服 阀二阶环节的固有频率高于动力元件的固有频率，伺 服阀传递函数还可用一阶惯性环节表示，当伺服阀的 固有频率远大于动力元件的固有频率，伺服阀可看成
4)减小工作气隙的长度可提高动圈式力马达和动铁式力矩马达 的灵敏度。但动圈式力马达受动圈尺寸的限制，而动铁式力 矩马达受静不稳定的限制。
5)在相同功率情况下，动圈式力马达比动铁式力矩马达体积大， 但动圈式力马达的造价低。
7.3 力反馈两级伺服阀
一、工作原理
无控制电流时，衔铁由弹簧管支承在上、下导磁体的中间位 置，挡板也处于两个喷嘴的中间位置，滑阀阀芯在反馈杆小球 的约束下处于中位，阀无液压输出。当有差动控制电流输入 时．在衔铁上产生逆时针方向的电磁力矩，使衔铁挡板组件绕 弹簧转动中心逆时针方向偏转，弹簧管和反馈杆产生变形，挡 板偏离中位。这时，喷嘴挡板阀右间隙减小而左间隙增大，引 起滑阀左腔控制压力增大，右腔控制压力减小，推动滑阀阀芯 左移。同时带动反馈杆端部小球左移，使反馈杆进一步变形。 当反馈杆和弹簧管变形产生的反力矩与电磁力矩相平衡时，衔 铁挡板组件便处于一个平衡位旨。在反馈杆端部左移进一步变 形时，使挡板的偏移减小，趋于中位。这使左腔控制压力又降 低，右腔控制压力增高，当阀芯两端的液压力与反馈杆变形对 阀芯产生的反作用力以及滑阎的液动力相平衡时，阀芯停止运 动，其位移与控制电流成比例。在负载压差—定时，阀的输出 流量也与控制电流成比例。所以这是一种流量控制伺服阀。
液压伺服与比例控制系统第六章 电液伺服系统与比例系统
分的增益? 4.开环增益、穿越频率、系统频宽之间有什么关系？ 5.未加校正的液压伺服系统有什么特点? 6.为什么电液伺服系统一般都要加校正装置，在电液位置伺服系
统中加滞后校正、速度与加速度校正、压力反馈和动压反馈校 正的主要目的是什么？ 7.电液速度控制系统为什么一定要加校正，加滞后校正和加积分 校正有什么不同? 8.在力控制系统中负载刚度对系统特性有何影响?影响了哪些参 数? 9.力控制系统和位置控制系统对伺服阀的要求有什么不同？为什 么?
电液速度控制系统按控制分式可分为：
1、阀控液压马达速度控制系统 2、泵控液压马达速度控制系统。
一 、阀控马达速度控制系统
二、 泵控马达速度控制系统
1. 泵控开环速度控制系统
2. 带位置环的泵控闭环速度控制系统
3. 不带位置环的泵控闭环速度控制系统
6.5 电液力控制系统
以力为被调量的液压伺服控制系统称为液压力控制系 统。
二、 数字伺服系统
6.2 电液位置伺服系统的分析
一 、系统的组成
二、 系统的稳定性分析
45o 20 lg K g 6dB
三、 系统响应特性分析
系统闭环响应特性包括对指令信号和对外负载力矩 干扰的闭环响应两个方面。
1.对指令输入的闭环频率响应
首先求得系统的闭环传递函数，然后通过用图表根 据开环参数求取具体的闭环参数，最后得到系统的闭环 频率响应曲线，从而得到系统的闭环频宽这一指标。如 图6-10所示。
欢迎使用
《液压伺服与比例控制系统》
多媒体授课系统
燕山大学 《液压伺服与比例控制系统》
国家级精品课建设小组
第6章 电液伺服系统
本章摘要
•介绍电液伺服系统类型
•讲述了三种典型电液伺服系统（位置、速度、 力）的分析
统中加滞后校正、速度与加速度校正、压力反馈和动压反馈校 正的主要目的是什么？ 7.电液速度控制系统为什么一定要加校正，加滞后校正和加积分 校正有什么不同? 8.在力控制系统中负载刚度对系统特性有何影响?影响了哪些参 数? 9.力控制系统和位置控制系统对伺服阀的要求有什么不同？为什 么?
电液速度控制系统按控制分式可分为：
1、阀控液压马达速度控制系统 2、泵控液压马达速度控制系统。
一 、阀控马达速度控制系统
二、 泵控马达速度控制系统
1. 泵控开环速度控制系统
2. 带位置环的泵控闭环速度控制系统
3. 不带位置环的泵控闭环速度控制系统
6.5 电液力控制系统
以力为被调量的液压伺服控制系统称为液压力控制系 统。
二、 数字伺服系统
6.2 电液位置伺服系统的分析
一 、系统的组成
二、 系统的稳定性分析
45o 20 lg K g 6dB
三、 系统响应特性分析
系统闭环响应特性包括对指令信号和对外负载力矩 干扰的闭环响应两个方面。
1.对指令输入的闭环频率响应
首先求得系统的闭环传递函数，然后通过用图表根 据开环参数求取具体的闭环参数，最后得到系统的闭环 频率响应曲线，从而得到系统的闭环频宽这一指标。如 图6-10所示。
欢迎使用
《液压伺服与比例控制系统》
多媒体授课系统
燕山大学 《液压伺服与比例控制系统》
国家级精品课建设小组
第6章 电液伺服系统
本章摘要
•介绍电液伺服系统类型
•讲述了三种典型电液伺服系统（位置、速度、 力）的分析
液压伺服与比例控制系统 第三部分 液压动力元件
3.3 三通阀控制液压缸
基本结 构形式
一、基本方程： 基本方程：
QL = K q X v − K c PL
QL = Ah sX p + Cip Pc +
V0
βe
sPc
Pc Ah = mt s 2 X p + B p sX p + KX p + FL
二、传递函数： 传递函数：
Kq K ce V0 X v − 2 1 + s FL Ah Ah β e K ce Xp = B p K ce KV0 mtV0 3 mt K ce B pV0 2 KK ce s + 2 + s + 1 + + s+ 2 2 2 2 2 β e Ah β e Ah β e Ah Ah Ah Ah
式中，分子的第一项是液压缸活塞的空载速度。第 二项是外负载力作用引起的速度降低。其分母特征多 项式各项意义如下： 第一项： mtVt 3 是惯性力变化引起的压缩流量所产 s Xp 2 4 β e Ap 生的活塞速度； 第二项： t K ce 2 是惯性力引起的泄漏流量所产生的 m s Xp 2 活塞速度； Ap
02h22h2h12??1qcevlhecepcehhkkavxsf??akxkkasss????????????????????????02?2h1k12??11qhvlceecephrhkavxsf????kkkxsss??????????????????????x02h22h12??1qcevlhecephhkkavxsf??aksss?????????????????3
Ap PL = mt s 2 X p + B p sX p + KX p + FL
液压伺服、比例控制
液压伺服系统工作原理1.1 液压伺服系统工作原理液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中得到了广泛的应用。
电液伺服系统通过使用电液伺服阀，将小功率的电信号转换为大功率的液压动力，从而实现了一些重型机械设备的伺服控制。
液压伺服系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量的变化而变化，与此同时，输出功率被大幅度地放大。
液压伺服系统的工作原理可由图1来说明。
图1所示为一个对管道流量进行连续控制的电液伺服系统。
在大口径流体管道1中，阀板2的转角θ变化会产生节流作用而起到调节流量qT的作用。
阀板转动由液压缸带动齿轮、齿条来实现。
这个系统的输入量是电位器5的给定值x i。
对应给定值x i，有一定的电压输给放大器7，放大器将电压信号转换为电流信号加到伺服阀的电磁线圈上，使阀芯相应地产生一定的开口量x v。
阀开口x v使液压油进入液压缸上腔，推动液压缸向下移动。
液压缸下腔的油液则经伺服阀流回油箱。
液压缸的向下移动，使齿轮、齿条带动阀板产生偏转。
同时，液压缸活塞杆也带动电位器6的触点下移x p。
当x p所对应的电压与x i 所对应的电压相等时，两电压之差为零。
这时，放大器的输出电流亦为零，伺服阀关闭，液压缸带动的阀板停在相应的qT位置。
图1 管道流量（或静压力）的电液伺服系统1—流体管道；2—阀板；3—齿轮、齿条；4—液压缸；5—给定电位器；6—流量传感电位器；7—放大器；8—电液伺服阀在控制系统中，将被控制对象的输出信号回输到系统的输入端，并与给定值进行比较而形成偏差信号以产生对被控对象的控制作用，这种控制形式称之为反馈控制。
反馈信号与给定信号符号相反，即总是形成差值，这种反馈称之为负反馈。
用负反馈产生的偏差信号进行调节，是反馈控制的基本特征。
而对图1所示的实例中，电位器6就是反馈装置，偏差信号就是给定信号电压与反馈信号电压在放大器输入端产生的△u。
液压伺服第二章
根据：
q L x v q L x v q L p L
Kp Kq Kc
所以有：
负载压力流量线性化方程：
qL K q xv Kc pL
阀的三个系数是表示阀静态特性的三个性能参数。这 些系数在确定系统的稳定性、响应特性和稳态误差时 是非常重要的。流量增益直接影响系统的开环增益， 因而对系统的稳定件、响应特性、稳态误差有直接影 响。流量—压力系数直接影响阀控执行元件(液压动 力元件)的阻尼比和速度刚度。压力增益表示阀控执 行元件组合起动大惯量或大摩擦力负载的能力。
归一化处理得：
qL xv
其中：
xv 1 pL xv
qL qL q0 m
1
q0 m CdWxvm
ps
pL pL ps
xv xv xvm
二、零开口四边阀的阀系数
流量增益 Kq QL CdW xv ( PS PL ) /
三、零开口四边阀的特性曲线
流量QL
当PL PS时
g3( xv ) g4( xv ) g1( -xv ) g3( -xv )
ps pL p1 2
ps pL p2 2
由以上公式推得负载流量为：
qL g 2
qL Cd A2
ps p L ps p L g1 2 2
1
供油流量为：
qs g 2
( ps pL ) Cd A1
2.1 圆柱滑阀的结构型式及分类
阀体（阀套） 沉 割 槽 阀 芯 孔 棱边
阀芯
凸肩
阀芯与阀体
棱边 land
沉割槽 通油槽
零开口 零重叠
正开口 负重叠
负开口 正重叠
《液压伺服系统控制》课件
液压装置
液压装置提供了所需的压力和 流量，确保系统正常运行。
传感器
传感器用于感知系统的状态， 以反馈给控制器，帮助实现精 确控制。
执行器
执行器根据控制信号进行动作， 驱动机械设备实现所需的运动。
液压伺服系统的控制方式
1 基于位置的控制
通过控制液压油的流量和压力来实现位置的精确控制。
2 基于速度的控制
通过控制液压油的流量来实现运动的平滑变化与调节。
3 基于力的控制
通过控制液压油的压力来实现对力的精确控制，适用于需要对外力进行响应的场景。
液压伺服系统的电控系统
电控系统是液压伺服系统中常用的控制方式之一，通过电信号控制液压系统的运行。
电控系统的概述
电控系统通过电信号控制 液压系统的各个部件，实 现对液压系统的控制和调 节。
《液压伺服系统控制》 PPT课件
液压伺服系统控制是一门关于液压伺服系统控制的课程，本课程将液压伺服 系统的基本概念与控制方法进行介绍，以及实际应用案例的分享。
液压伺服系统的概念与组成
液压伺服系统是一种通过控制液压力来实现精确控制的系统。它由液压装置、传感器、执行器等组成， 每个组件的作用都不可或缺。
常见的电控系统
常见的电控系统包括脉宽 调制（PWM）控制系统和 比例控制系统。
电控系统的引导
根据具体应用需求选择合 适的电控系统，并进行必 要的引导和操作。
液压伺服系统的传感器
传感器在液压伺服系统中起着重要作用，用于感知和测量系统的各种参数和状态。
压力传感器
压力传感器用于测量和监测液 压系统中的压力变化，提供反 馈信号给控制器。
2
液压马达
液压马达是将液压油的动能转化为机械能，产生旋转运动的执行器。
液压伺服与比例控制系统课件
• 抗干扰能力强：液压系统具有一定的隔振和抗干 扰能力，能够适应复杂的工作环境。
液压比例控制系统的优缺点
缺点
容易出现泄漏和污染：液压系统存在一定的泄漏和污染问题，需要采取措施进行防护。
对温度和压力变化敏感：液压系统的性能受到温度和压力变化的影响较大，需要进行补偿和 调整。
04
液压伺服与比例控制系统的设计 与应用
缺点
维护成本高、液压油易污染、温 度变化影响大、管道复杂、对油 液清洁度要求高等。
03
液压比例控制系统的工作原理
液压比例控制系统的组成
控制器
用于接收输入信号，并生 成控制指令。
执行器
根据控制器的指令，驱动 液压比例阀，以实现对流 量的控制。
反馈传感器
监测执行器的位置或速度 ，将其转化为电信号反馈 给控制器，以形成闭环控 制。
促进工业技术创新
液压伺服与比例控制系统的发展推动了工业技术的创新， 为工业生产带来了更多的可能性，为工业发展注入了新的 动力。
改变工业生产模式
液压伺服与比例控制系统的应用改变了传统的工业生产模 式，实现了更加智能化、网络化的工业生产，为工业发展 带来了新的机遇和挑战。
THANKS
感谢观看
液压伺服与比例控制系统的安全操作规程
在操作前阅读使用手册，按照手册要 求进行操作。
检查液压系统的各个部件是否正常， 无泄漏和损伤。
在操作过程中，不要在危险的情况下 进行操作，如设备故障、人员伤害等 。
在操作过程中，要注意安全保护措施 ，如佩戴安全帽、安全手套等。
06
液压伺服与比例控制系统的发展 趋势及未来展望
液压比例控制系统的分类
按控制方式
开环控制、闭环控制。
按液压执行元件
液压比例控制系统的优缺点
缺点
容易出现泄漏和污染：液压系统存在一定的泄漏和污染问题，需要采取措施进行防护。
对温度和压力变化敏感：液压系统的性能受到温度和压力变化的影响较大，需要进行补偿和 调整。
04
液压伺服与比例控制系统的设计 与应用
缺点
维护成本高、液压油易污染、温 度变化影响大、管道复杂、对油 液清洁度要求高等。
03
液压比例控制系统的工作原理
液压比例控制系统的组成
控制器
用于接收输入信号，并生 成控制指令。
执行器
根据控制器的指令，驱动 液压比例阀，以实现对流 量的控制。
反馈传感器
监测执行器的位置或速度 ，将其转化为电信号反馈 给控制器，以形成闭环控 制。
促进工业技术创新
液压伺服与比例控制系统的发展推动了工业技术的创新， 为工业生产带来了更多的可能性，为工业发展注入了新的 动力。
改变工业生产模式
液压伺服与比例控制系统的应用改变了传统的工业生产模 式，实现了更加智能化、网络化的工业生产，为工业发展 带来了新的机遇和挑战。
THANKS
感谢观看
液压伺服与比例控制系统的安全操作规程
在操作前阅读使用手册，按照手册要 求进行操作。
检查液压系统的各个部件是否正常， 无泄漏和损伤。
在操作过程中，不要在危险的情况下 进行操作，如设备故障、人员伤害等 。
在操作过程中，要注意安全保护措施 ，如佩戴安全帽、安全手套等。
06
液压伺服与比例控制系统的发展 趋势及未来展望
液压比例控制系统的分类
按控制方式
开环控制、闭环控制。
按液压执行元件
液压伺服与比例控制系统课件-电液力控制系统
6.5 电液力控制系统
图6-35 力控制系统方块图 图6-36 电液位置伺服系统方块图
当满足
6.5 电液力控制系统
则传递函数可近似写成： 简化方块图：
图6-37 简化方块图
6.5 电液力控制系统
简化传递函数： 负载固有频率：
刚度与负载质量形成的固有频率：
加滞后校正 、速度与加速度校正 、压力反馈和动压反馈校正的主要 目的是什么？
思考题
8. 电液速度控制系统为什么一定要加校正 ，加滞后校正和加积分校正 有什么不同？
9. 在力控制系统中负载刚度对系统特性有何影响?影响了哪些参数? 10.力控制系统和位置控制系统对伺服阀的要求有什么不同？为什么?
6.5 电液力控制系统
以力为被调量的液压伺服控制系统称为液压力控制系统。 在工程实际中 ， 力控制系统应用的很多 ， 如材料试验机 、结构 疲劳试验机 、轧机张力控制系统 、车轮刹车装置等都采用电液力控
制系统。
一 、 系统组成及工作原理
系统主要由伺服放大器 、 电液伺服阀 、液压缸和力传感器等组成。 当指今装置发出的指令电压信号作用于系统时 ， 液压缸便有输出力。 该力由力传感器检测转换为反馈电压信号与指令电压信号相比较 ， 得 出偏差电压信号 。然后经伺服放大器放大后输入到伺服阀产生负载压 差作用于液压缸活塞上 ， 使输出力向减小误差的方向变化 ， 直至输出 力等于指令信号所规定的值为止。
6.5 电液力控制系统
图6-34 电液力控制控制系统原理图
6.5 电液力控制系统 二、 基本方程与开环传递函数
力传感器传递函数： 放大器传递函数： 伺服阀传递函数： 阀控液压缸的三大基本方程：
F g=APPL=(MS2+BS+K)XP
液压伺服与比例控制系统Chapter7
2 0.56 250
s
Kv
1)(
s2 65.6
2
2 0.3 s 65.6
1)
式中：Kv为速度放大系数
Kv KKV / A 0.118 K
（3）、根据系统精度或频宽要求初步确定开环增 益:该系统的稳态误差主要是速度和架速度信号引起 的位置误差，其中速度引起的误差所占比重较大， 考虑到其他因素的影响，进行误差分配并留有一定 余量，所以暂定允许误差为：
F 24860N v 0.0193m/ s
液压动力机构的最大功率点公式为：
F
2 3
Ps
A
v 1 Q0 3A
是动力机构和负载轨迹点相重合，并认为他们在该 点相切，则A，Q0分别为：
A 3F 93.2 10 4 m2 2Ps
这里参照同类机组，供油压力取40bar。区标准直径 后，A=94.25e-4 m^2
Q0
1.110 5
I ( s 2 2 * 0.56 s 1)
250 2 250
光电检测其和伺服放大器可看成比例环节：
I K E
增益K可通过改变伺服放大器的增益在较宽的范围 内调整。计算液压缸的容积时，考虑到管道容积， 加上系数：
Vt LA 1.15 0.15 94.25 10 4 1.15 1.626 10 3 m3
dt
横向移动速度信号可用幅值为最大工作速度、频率 为系统频宽的正弦信号来近似：
v 0.022sin 20t
力平衡方成为：
F 15400cos20t 17500
最大负载力为：32900N； 最大负载速度：0.022m/s
找阀控缸动力机构的输出特性与该负载轨迹相切， 并使两者的最大功率点尽量靠近，负载轨迹的最大 功率点可通过求导数并令其为零求得，其值为：
液压伺服与比例控制系统第五章 电液伺服阀与比例阀
（1）高频低幅电信号 （2）减小或消除伺服阀中由于干摩擦所产生的游隙 （3）防止阀的堵塞 （4）不能减小力矩马达磁路所产生的磁滞影响
XV
s(
2 hp
+
hp
s +1)
K q Ap s( s 2 + 2 h s +1) X p
h2 h
2K t K b s Rc +rp 1+ r
a
K f (r +b)
p Lp 1
rAN
AV
mV s 2 +0.43Wp s
+
0.43WxV 0
pL
mt s2
Ap
伺服阀的二阶近似传递函数
取相位滞后 90 0 ： sv
当直流放大器的输入端有信号电压Ug后，将使一个线圈中的电流增 加而另一个线圈中的电流减少。两个线圈中的电流i1及i2为
i1= I0+i2
i2= I0－i2
i= i1－i2=2i=ic
通常，I0=i/2
F = 2 2 0 Ag
Rg = lg
0 Ag
R1 =R3
=
lg
x =Rg (1
x)
0 Ag
常见的是衔铁支 承在弹簧管上。
弹簧管是用弹 性材料做成的薄壁 圆管，一端紧固在 衔铁中部，另一端 固定在下一级液压 放大元件上。
图：用弹簧管支承衔铁的力矩马达 1——弹簧管，2——液压放大元件
在 零位 时，衔铁正 好处于四个气隙的中间 位置，弹簧管也正好在 正中零位。当输入i 而 产生电磁力矩后，电磁 力矩使衔铁偏转，弹簧 管也受力歪斜变形，作 用在衔铁上的电磁力矩 与弹簧管变形时的弹性 力矩平衡，也就是电磁
这样，衔铁是不能工作的，只要衔铁略为偏离中位，那怕没有输入 电流，衔铁也会受电磁力矩之作用而偏转。越偏转则力矩越大，力矩越 大则越偏转，直到衔铁碰上导磁体为止。
XV
s(
2 hp
+
hp
s +1)
K q Ap s( s 2 + 2 h s +1) X p
h2 h
2K t K b s Rc +rp 1+ r
a
K f (r +b)
p Lp 1
rAN
AV
mV s 2 +0.43Wp s
+
0.43WxV 0
pL
mt s2
Ap
伺服阀的二阶近似传递函数
取相位滞后 90 0 ： sv
当直流放大器的输入端有信号电压Ug后，将使一个线圈中的电流增 加而另一个线圈中的电流减少。两个线圈中的电流i1及i2为
i1= I0+i2
i2= I0－i2
i= i1－i2=2i=ic
通常，I0=i/2
F = 2 2 0 Ag
Rg = lg
0 Ag
R1 =R3
=
lg
x =Rg (1
x)
0 Ag
常见的是衔铁支 承在弹簧管上。
弹簧管是用弹 性材料做成的薄壁 圆管，一端紧固在 衔铁中部，另一端 固定在下一级液压 放大元件上。
图：用弹簧管支承衔铁的力矩马达 1——弹簧管，2——液压放大元件
在 零位 时，衔铁正 好处于四个气隙的中间 位置，弹簧管也正好在 正中零位。当输入i 而 产生电磁力矩后，电磁 力矩使衔铁偏转，弹簧 管也受力歪斜变形，作 用在衔铁上的电磁力矩 与弹簧管变形时的弹性 力矩平衡，也就是电磁
这样，衔铁是不能工作的，只要衔铁略为偏离中位，那怕没有输入 电流，衔铁也会受电磁力矩之作用而偏转。越偏转则力矩越大，力矩越 大则越偏转，直到衔铁碰上导磁体为止。
液压伺服与比例控制系统 第三部分 液压动力元件
综合以上各式得液压缸流量连续性方程： 综合以上各式得液压缸流量连续性方程：
dx p Cep q1 + q2 qL = ( p1 − p2 ) = Ap + Cip ( p1 − p2 ) + 2 dt 2 1 dp1 dp2 Ap x p dp1 dp2 + − V02 + V01 + 2βe dt dt 2 β e dt dt
3.1 四通阀控制液压缸
基本结 构形式
一、基本方程： 基本方程：
(一) 滑阀的流量方程 一
∆q L = K q ∆x v − K c ∆p L
qL = K q xv − K c p L
定义负载流量： 定义负载流量：
q1 + q2 qL = 2
dx p
(二) 液压缸流量连续性方程 二 进油腔流量： 进油腔流量：
1 ζo = 2ωo
4 β e K ce Bp + Vt (1 + K K h ) mt
忽略Bp后近似为：
K ζ h = ce Ap
β e mt
Vt
2ζ h
K c mt = 2 ωh Ap
标准传递函数形式：
K ps Ap 1 Vt X v − 1 + s FL K K 4 β e K ce Xp = s s 2 2ζ o ω + 1 ω 2 + ω s + 1 o r o
Ap PL = mt s 2 X p + B p sX p + KX p + FL
根据阀控液压缸的拉氏变换方程式绘出系统方框图。 根据阀控液压缸的拉氏变换方程式绘出系统方框图。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二、液压能源的形式
（一）定量泵－溢流阀恒压能源 （二）定量泵－蓄能器－卸荷阀恒压能源 （三）恒压变量泵液压能源
三、液压能源与负载的匹配
思考题
1、在确定执行元件主要规格尺寸时，对位置和速度控制系统为什么要限 定？在力控制系统是否也受此限制，为什么? 2、如何确定伺服阀的规格? 3、选择反馈传感器时应注意哪些问题? 4、在设计系统时，可采用哪些方法确定系统的开环增益? 5、伺服系统对液压能源有哪些要求?如何选择液压伺服系统的液压能源？
一、明确设计要求
1Байду номын сангаас明确被控制的物理量，控制规律 2）明确负载特性 3）控制精度的要求 4）动态品质的要求 5）明确工作环境 6）其它要求
二、拟定控制方案，画出系统原理图
1）采用开环控制还是闭环控制 2）采用阀控还是泵控 3）执行元件采用液压缸还是液压马达 4）采用机液伺服还是电液伺服
三、确定液压动力元件参数，选择系统元件
7.1 液压伺服系统的设计步骤
在液压伺服系统中采用液压伺服阀作为输入信号的转换 与放大元件。 位置控制、速度控制、力控制三类液压伺服系统一般的 设计步骤如下：
1）明确设计要求 2）拟定控制方案，画出系统原理图 3）静态计算 4）动态计算
5）校核精度和性能指标 6）选择液压能源及相应的附件 7）完成执行元件及液压能源施工设计
欢 迎 使 用
《液压伺服与比例控制系统》
多媒体授课系统
燕 山 大 学 《液压伺服与比例控制系统》 国家级精品课建设小组
第7章 液压伺服系统设计 本章摘要
工程上常用频率法设计液压伺服系统，这是一种试探 法。
根据技术要求设计出系统以后，需要检查所设计的系 统是否满足全部性能指标。如不能满足，可通过调整参数 或改变系统结构(加校正)等方法，重复设计过程，直至满 足要求为止。
1.基于数学模型的系统仿真软件分析手段Matlab/Simulink； 2.基于后台数学模型同时面向对象的半实物仿真软件AmeSim软件； 3.三维安装加工软件：Solidworks、Secoman
7.3 液压能源的选择
一、对液压能源的要求
(1)保证油液的清洁度 (2)防止空气混入 (3)保持油温恒定
（一）供油压力的选择 （二）液压执行元件主要规格尺寸和伺服阀空载流量的确定 1）按负载匹配确定 2）按最大负载力和最大负载速度确定 A、按最大负载力确定执行元件尺寸、最大负载速度确定 伺服阀空载流量（偏于保守、系统功率储备大） B、按最大负载力确定液压缸活塞面积、负载最大功率点 的速度或最大负载速度确定伺服阀空载流量 3）按液压固有频率确定执行元件的主要规格尺寸
（三）伺服阀的选择 （四）齿轮传动的选择 1）直接驱动 2）齿轮传动，选择传动比应考虑 A、必须满足负载速度要求 B、应足够大，以获得满意的液压固有频率 C、使负载加速度尽量大、提高负载加速能力（五） 其它元件的的选择 反馈传感器或偏差检测器、交流误差放大器、解调 器、直流功率放大器等元件选取。
四、动态分析计算 五、检验系统静、动态品质，需要时对系统进行校正 六、现代分析手段的应用