液压伺服控制(机液伺服系统)课件

合集下载

液压伺服控制系统机液伺服机构PPT学习教案

液压伺服控制系统机液伺服机构PPT学习教案

s
s2
h2
2 h h
s
1
s FL
二、系统稳定性分析
开环传递函数:
G(s)H(s)
Kv
s
s2 h2
2 h h
s
1
第6页/共18页
第7页/共18页
根据波德图给出稳定性条件: 由图所示的伯德图可以看出,穿越频 率近似 等于开 环放大 系数。 安际上 穿越频 率稍大 于开环 放大系 数,而 系统的 频宽又 稍大于 穿越频 率。所 以开环 放大系 数愈大 ,系统 的响应 速度愈 快。另 外,开 环放大 系数越 大,系 统的控 制精度 也越高 。所以 要提高 系统的 响应速 度和精 度,就 要提高 开环放 大系数 ,但要 受稳定 性限制 。通常 液压伺 服系统 是欠阻 尼的, 由于阻 尼比小 限制了 系统的 性能。 所以提 高阻尼 比对改 善系统 性能来 说是十 分关键 的。
20 lg
G( jh )H ( jh )
20lg Kg
2 hh
0
Kv 1 2 hh
第8页/共18页
6.2 机液伺服系统实例
第9页/共18页
汽车转向液压助力器
汽车转向液压助力器的作用是可以减 轻司机 操作方 向盘的 体力劳 动,提 高汽车 的转向 灵活性 。如图 所示为 转向助 力器的 工作原 理图。 图中液 压缸与 控制滑 阀连成 一体。
第10页/共18页
反馈比较机构
Xv
Xs
Xf
t
2
t
a b
Xc
第11页/共18页
输出机构
Xo c Xc b
第12页/共18页
系统模型
第13页/共18页
模型分析
a Kq

伺服控制(电液伺服系统 )课件

伺服控制(电液伺服系统 )课件
20
(二)系统的闭环刚度特性
闭环惯性环节转折频率的无因次曲线
17
闭环振荡环节固有频率无因次曲线
当h和Kv/h较小时
nc h
18
当h和Kv/h较小时
2 nc 2 h — Kv / h
闭环振荡环节阻尼系数无因次曲线
19
系统频宽主要受h和h的影响 和限制,应适当提高h和 h , 但过大的 h会降低nc,影响响
应速度。
电液位置控制系统闭环频率特性曲线
4)只有在工作频率接近谐振频率h时才有稳定性问题。当工作频率 接近h时,负载压力且也将接近ps了,也就是说压力趋于饱和,Kc变得很
大,阻尼系数比较高。
14
P116页使系统满足一定稳定要求的参数估算
由于以上几点原因,估算时一般可用
Kv
h
3
电液位置伺服系统难于得到较大的幅值稳定裕量Kg,而相位稳定
裕量 易于保证。
6
位置比较用电压比较代替 缸
电液伺服阀 液压能源
样板 给定
xi 位移 ei 比较eg 电伺服 I
传感器
- 放大器
ef
力矩 马达
液压 放大元件
扰动
液压 xp
执行件
位移 传感器1
A 双传感器阀控位置控制系统
7
由计算机图 形代替样板
程序 ei 比较eg
给定
-
ef
电液伺服阀 液压能源
电伺服 i 放大器
力矩 马达
11
将电液伺服阀看成比例环节
Kv
Ke Kd Ka Ksv iDm
TL
K V ce
iD K m
4
s
t
1
e ce
i +

液压伺服和比例控制系统ppt

液压伺服和比例控制系统ppt

差) 经放大器放大后,加于电液伺服
阀转换为液压信号(图中A、b),以推
动液压缸活塞,驱动控制对象向消除偏
差方向运动。当偏差为零时,停止驱动,
因而使控制对象的位置总是按指令电位
图 7-9 统
电液伺服系
器给定的规律变化。
1-电位器;2-电液伺服阀;3-
液 压缸;4-负载;5-反 馈;
6-指令电位器;7-放大器
液压伺服和比例控制系统
第一节 液压伺服控制 第二节 电压比例控制
液压伺服阀
液压伺服阀是液压伺服系统中最重要、最基本的组成部分,它 起着信号转换、功率放大及反馈等控制作用。电液伺服阀是应用最广 泛的一种,它在接受电器信号模拟后,相应输出调制的流量和压力控 制信号,控制系统压力、流量、方向的变化。它既是电液转换元件, 也是功率放大元件,它能够将小功率的微弱电器输入信号转换为大功 率的液压能(流量和压力)输出。在电液伺服系统中,它将电气部分 和液压部分连接起来,实现电液信号的转换与液压放大。电液伺服阀 是电液伺服系统控制的核心。
量油增路加关,闭而,滑液阀压开缸x0口不量动逐,渐负减载少停。止当在x一0 增个加新到的
x0
位置

x时i ,则开口量为零,
,达到一个新的平
衡状态。
号继续如向果右继运续动给。控反制之滑,若阀给向控右制的滑输阀入输信入号一个x负i ,位液移压x缸i 就0会(向跟左随为这负个)信
液压伺服阀系统
反液之压缸,若就给会控跟制随滑这阀个输信入号一向个左负运位动移。xi 0 (向左为负)输入信号,则
液压伺服阀
3〕射流管式伺服阀
组成:如图7-3所示,采用衔铁式力矩马达8带动 射流管及其接收口2,两个接收口直接和滑陶阀 芯5两端面连接,控制滑阀阀芯运动。滑阀陶芯 5靠一个板簧定位,其位移与滑阀阅芯两端压力 差成比例。

液压伺服系统工作原理及实例PPT课件

液压伺服系统工作原理及实例PPT课件

电液伺服阀
工作台
xf
放大器
uf Δu
反馈电位器 xo +E
ug
指令电位器
xg
双电位器位置控制电液伺服系统
.
12
4、液压伺服控制系统举例
电液伺服阀处于零位,没有 流量进出系统,工作台不动. 当指令电位器向右移动一个 位移△U=K △Xg, 经放大去 控制电液伺服阀,输出压力 油推动工作台右移,同时使 工作台位移增加,当增加量 为△U=Xf+△Xf-Xg- △Xg =0,工作台重新停止.
电液伺服阀
工作台
xf
放大器
uf Δu
反馈电位器 xo +E Nhomakorabeaug
指令电位器
xg
双电位器位置控制电液伺服系统
.
13
4、液压伺服控制系统举例
该系统是一个电量反馈的闭环控制系统。该系统的工作原 理方块图为:
指令 电位器
+ -
伺服 放大器
电液 伺服阀
液压缸
工作台
反馈 电位器
位置控制系统工作原理方块图
.
14
4、液压伺服控制系统举例
(1) 液 压 仿 形 刀 架
v纵
v合
v仿
v合
v仿
v纵
v纵
b
a
进给运动示意图
.
该 系 统 的 反 馈 是 机 械 反 馈
11
4、液压伺服控制系统举例
(2)电液位置伺服控制系统
该系统控制工作台的位置,使 之按照指令电位器给定的规律 变化.指令电位器将滑臂的位置 指令Xg转换成电压Ug. 工作台位 置Xf由反馈电位器检测,转换成 电压Uf.两个电位器接成桥式回 路,电桥的输出电压△U=Ug-Uf =K(Xg-Xf),K电位器增益. 当工作台位置Xf与指令位置Xg 一致时,Xf=Xg,即△U=0.

《液压伺服系统控制》PPT模板课件

《液压伺服系统控制》PPT模板课件

微机液压伺服控制系统
液压伺服系统组成
• 输入元件 • 反馈测量元件 • 比较元件 • 放大转换元件 • 执行元件 • 控制对象
伺服控制应用实例
图1.15 液压伺服控制之车床靠模加工系统
图1.16 CNC数值控制机台X、Y轴轴向运动控制系统
1.17 射出成型机射出压力控制系统
图1.18 轧钢厚度控制
1.3 液压伺服与比例控制系统的优缺点
(一)、液压伺服控制的优点 (1)液压元件的功率—重量比与力矩-惯量比大 可以组 成结构紧凑、体积小、重量轻、加速性好的伺服系统。 (2)液压动力元件快速性好,系统响应快。 (3)液压伺服系统抗负载的刚度大,即输出位移受负载 变化的影响小,定位准确,控制精度高。 (二)、液压伺服控制的缺点 (1) 液压元件,特别是精密的液压控制元件(如电液伺服 阀)抗污染能力差,对工作油液的清洁度要求高。 (2) 油温变化时对系统的性能有很大的影响。 (3) 当液压元件的密封设计、制造相使用维护不当 时.容易引起外漏,造成环境污染。 (4) 液压元件制造精度要求高,成本高。 (5) 液压能源的获得与远距离传输都不如电气系统方便。
液压伺服系统控制
(Excellent handout training template)
第一章 绪论 Introduction of Hydraulic
Servo Control
1-1 液压伺服控制定义
伺服控制
控制物体的位置、方向、姿态,并能追踪任意 变化之目标的控制系統。(JIS)
液压伺服控制
传统点到点闭回路液压控制系统
闭回路液压伺服机构
图是泵控式电液速度控制系统的原理图。该
系统的液压动力元件由变量泵和液压马达组 成,变量泵既是液压能源又是液压控制元件。

电液控制-机液伺服系统

电液控制-机液伺服系统

四、液压转矩放大器
Hale Waihona Puke 反馈机构为 螺杆、螺母 液压马达轴完全跟 踪阀芯输入转角而 转动。但输出力矩 比输入力矩要大得 多,故称液压转矩 放大器。
电液步进马达
以惯性负载为主时,可分析得
方框图为:
则系统方框图为:
§系统稳定性分析
液压伺服系统的动态分析和设计一般都是以稳定性要求为 中心进行的。
令G(s)为前向通道的传递函数,H(s)为反馈通道的传递函 数,由以上的方框图可得系统的开环传递函数为:
含有一个积分环节,故系统为Ⅰ型系统。
可绘制开环系统伯德图,如下图所示:
对伯德图的分析
幅值穿越频率ωc≈Kv 相位穿越频率ωc=ωg 为了使系统稳定, 必须有足够的相位裕 量和增益裕量。 由图可见,相位裕 度已为正值,为使幅 值裕度为正值,可计 算求得要求: K 2
与全闭环系统相比,半闭环系统的稳定性好得多,但精度较低。
综上所述,由于结构柔度的影响,产生了结构谐振和液压谐 振的耦合,使系统出现了频率低、阻尼比小的综合谐振,综合谐 振频率ωn和综合阻尼比ξn常常成为影响系统稳定性和限制系统频 宽的主要因素,因此提高具有重要意义。 提高ωn 就需要提高结构谐振频率ωs,就要求负载惯量减小 (但已由负载特性决定),结构刚度增大(提高安装固定刚度和 传动机构刚度,尤其是靠近负载处的传动机构的结构刚度)。 增大执行元件到负载的传动比,可提高液压固有频率;提高 液压弹簧刚度的方法也可提高液压固有频率,从而提高综合谐振 频率。
反馈从活塞输出端Xp取出时,构成为半闭环系统,其方框图 为:
此时系统开环传函中含有二阶微分环节,当ωs2和ωn靠得很 近时,会有零极点相消现象,使综合谐振峰值减小,从而改善 系统稳定性,如曲线b所示。 系统闭环传函为:

液压伺服控制系统第7章电液伺服阀PPT课件

液压伺服控制系统第7章电液伺服阀PPT课件
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。
二、永磁力矩马达
1、力矩马达的工作原理 图2所示为一种常用的永磁动铁式力矩马达 工作原理图,它由永久磁铁、上导磁体、下导 磁体、衔铁、控制线圈、弹簧管等组成。衔铁 固定在弹簧管上端,由弹簧管支承在上、下导 磁体的中间位置,可绕弹簧管的转动中心作微 小的转动。衔铁两端与上、下导磁体(磁极)形 成四个工作气隙①、②、⑤、①。两个控制线 圈套在衔铁之上。上、下导磁体除作为磁极外, 还为永久磁铁产生的极化磁通和控制线圈产生 的控制磁通提供磁路。
1―喷嘴 2―喷嘴 3―固定节流孔 4―固 定节流孔 5―第二级滑阀阀芯 6―永磁 体 7―衔铁 8―电磁线圈 9―弹簧管 10―反馈弹簧
二、基本方程与方框图
力矩马达的运动方程包括基本电压方程,衔铁和挡板 组件的运动方程,挡板位移于转角之间的关系,喷嘴 挡板至滑阀的传递函数,阀控液压缸的传递函数,以 及作用在挡板上的压力反馈方程,根据这些方程可以 画出电液伺服阀的方框图。
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。
1)动铁式力矩马达因磁滞影响而引起的输出位移滞后比动圈式 力马达大。
2)动圈式力马达的线性范围比动铁式力矩马达宽。因此.动圈 式力马达的工作行程大,而动铁式力矩马达的工作行程小。

《液压伺服系统控制》课件

《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。

液压伺服系统电液伺服系统课件

液压伺服系统电液伺服系统课件
发展趋势
随着科技的不断发展,液压伺服系统也在不断创新和完善。未来,液压伺服系统将朝着智能化、数字 化、网络化方向发展,实现更高效、更精准的控制。同时,液压伺服系统还将更加注重环保和节能, 推动绿色制造和可持续发展。
02 电液伺服系统基础知识
电液转换元件
01
02
03
伺服阀
将电气信号转换为液压流 量或压力,实现液压执行 机构的精确控制。
速度同步
采用液压伺服系统实现多工位、多执行机构的速 度同步,优化生产流程。
航空航天领域中的应用
飞机起落架收放系统
通过电液伺服系统实现飞机起落架的平稳收放,确保飞行安全。
发动机推力控制
利用液压伺服系统对航空发动机进行精确的推力控制,提高飞行 性能。
飞行姿态调整
采用电液伺服系统实现飞行姿态的快速、精确调整,满足复杂飞 行需求。
仿真分析
在系统模型的基础上,进行仿真分析,包括系统动态响应、控制精度、稳定性等方面的评估,以验证设计的合理性。
优化设计
根据仿真分析结果,对系统进行优化设计,包括调整元件参数、改进控制策略等,以提高系统性能。
04 电液伺服系统实现技术
硬件平台搭建
控制器选择
根据系统需求,选用合适的控制器,如PLC、DSP等,确保控制精 度和实时性。
元件选型与计算
元件选型
根据规格书要求,选择合适的液压泵 、马达、阀等元件,确保系统性能达 标。
元件计算
对所选元件进行详细的计算和分析, 包括流量、压力、功率等参数,确保 元件之间的匹配性和系统的稳定性。
系统仿真与优化
系统建模
利用AMESim、MATLAB/Simulink等仿真软件,建立液压伺服系统的数学模型,为后续仿真分析提供基础。
  1. 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. 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. 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)。
递函数式(3-18)中,因h很高而略去振荡环节,就成为
x p K q / Ap
xv
s
式中: Kq——阀的流量增益,Ap——小液压缸的活塞面积。
由此可见,用阀-缸组成的元件,不仅是放大元件,而且
还是一个积分元件。
28
3 (三)耗能元件——阻尼器
流量通过节流口,就消耗能量。所以用小液压缸及节流
器就组成液压阻尼器。
25
3 4.3.1 基本液压校正元件
校正元件主要由耗能、储能和放大等元件组成。
26
3 (一) 储能元件
最简单可靠的机械储能元件就是弹簧。它受力变形储存 能量,力撤消后复元而放出能量。另外,机械弹簧还是力-位 移转换元件,其线性好,工作可靠。
27
3 (二)放大元件
阀缸组合就是最简单的放大元件。 作为校正元件,它所需要的功事必然远小于系统负载运 动时的功率,也就是作校正元件用的小液压缸必然远小于作 执行元件用的液压缸。 因此,小液压缸的质量可忽略不计。这样,阀控缸的传
第四章 机液伺服系统
4.1 机液位置伺服系统 4.2 结构柔度对系统稳定性的影响 4.3 液压校正与动压反馈 4.4 机液扭矩放大器
3
4.1 机液位置伺服系统
液压动力元件是一个开环控制系统。
如果将液压执行元件的输出位移反馈到放大元件的输入 位移,就可构成闭环机液 位置控制系统。
闭环机液 位置控制系统主要用于输出功率不大于10kW 的场合:
=g。
31
3
因为 所以
Q d 2v
4
p
150l d 4
Q
RQ
式中,R——节流小孔液阻,计算式为
R
150l d 4
活塞运动时的阻尼力F为
F Ap ARQ A2R dx B dx dt dt
式中 B为阻尼器的阻尼系数,计算式为 B A2R
(5-4)
(5-5) (5-6)
32
3 图5.1所示是阻尼器原理图,液压缸两侧充满油液而没有
xp
Kq Ap
xv
K ce A2
p
4
V
e
t
K ce
s
1
F
L
s
s2
2 h
2 h
h
1
(4-2)
6
3
Ki xi b
a+b
FL
K ce A2
p
4
V
e
t
K
ce
s
1
+
- xv Kq +
1
xp
-
Ap
B
s
s2
2 h
2
h h
s
1
Kf a
a+b
图4-2
7
3
GH
s
s2
2 h
KV
2 s
h
h
1
K
v
a
a
b
Kq Ap
a k
xi
b
xo
B
图5.4 液压滞后校正元件
36
3
根据力平衡方程
k( xi x0 ) B 经整理,上式可写为
如图5.1(a),在活塞 运动过程中,活塞一侧 x
p2
p1
的液体将通过节流孔流
入另一侧,流量通过节
流 孔 而 产 生 压 力 降 p ,
p=p1p2 , p 作 用 在 活塞面积A上就形成阻滞
活塞运动的阻尼力。
图5.1阻尼器结构原理图 (a)内阻尼器
29
3 (三)耗能元件——阻尼器
流量通过节流口,就消耗能量。所以用小液压缸及节流
小型飞机的舵面、火炮瞄准机构、车辆转向、仿型机床 等控制场合。
2
3
xi
pS
(一)工作原理
xp ML
3
Ap
3
3
xi
xi
xv1
3
pS
xp ML
Ap
4
3
xi
pS
xp ML
3
Ap
5
3
xi
xv1 xv
xv2
xp
xv xv1 xv2
xv1
a
b
b
xi
xv2
a
a
b
x
p
xv
a
b
b
xi
a
a
b
x
p
(4-1)
(5-2)
取节流小孔的直径为d,长度为l,液体流过小孔时的平均流速为
v,节流小孔层流沿程阻力损失的计算式为
p
p1
p2
75 Re
l d
2
v2
式中 p1——阻尼活塞运动前方油腔压力;p2——阻尼活塞运动
背面油腔压力;Re——雷诺数,Re=vd/,其中,=/,为液
体动力粘度, 液体运动粘度, 为液体密度;——液体重度,
b
xp xi
s3
2 h
a Kv
2 h s2 h
s
Kv
(4-3)
8
3 (二)稳定性分析
用Routh判据判别稳定最为方便。闭环特征式为
s3
2 h
2 h s2 hsKv Nhomakorabea0
由Routh判据得系统的稳定条件为
Kv
2 h
2 h h
Kv 2 hh
(4-6)
9
3
4.2 结构柔度对系统稳定性的影响
10
3
11
3
12
3
13
3
14
3
15
3
16
3
17
3
18
3
19
3
20
3
21
3
22
3
4.3 液压校正与动压反馈
设计控制系统的主要问题是设法满足系统的动态和静态 要求。
为了提高静态精度,希望系统的增益高,但高增益的系 统又不易稳定。如果既要有高增益而又希望保证稳定,须在 模型中添加一些其它环节,为此目的而在系统中添加的元件 就是校正元件。
xi
B
xo k
图5.3 液压超前校正元件
34
3
阻尼系数B,力方程为
经过整理,可得
kx0
B( dxi dt
dx0 ) dt
x0 Bs Ts xi Bs k Ts 1
(5-8)
时间常数
TB k
(5-9)
如果时间常数很小,惯性环节项可略去,则(5-8)可近似 为纯微分环节。
35
3 4.3.3 液压滞后校正
器就组成液压阻尼器。
图 5.1(b) 中 的 节 流孔安置在缸外油路 中,称外阻尼器,其
p2
p1
x
工作原理与活塞上开
节流孔的内阻尼器完
全一样。
图5.1阻尼器结构原理图 (b)外阻尼器
30
3
令阻尼活塞的位移为x,阻尼活塞的面为A,通过节流小孔的流 量为Q,略去活塞径向间隙中的泄漏,就有
Q Adx dt
泄漏。实际中必然有泄漏,因此必须为阻尼缸充油。
如图5.2所示,阻尼缸可接通高压能源,也可接通回油油 路。
p2
p1
x
p2
p1
x
ps
图5.2有源阻尼器原理图 a)接能源,b)接油箱
33
3
4.3.2 液压超前校正
图 5.3 所 示 为 液 压 超 前 校正元件的结构原理图。
它由阻尼器及弹簧组成。 输入信号xi加在阻尼活塞上, 在阻尼缸体上取出输出信 号xo。
23
3
4.3 液压校正与动压反馈
4.3.1 基本液压校正元件 4.3.2 液压超前校正 4.3.3 液压滞后校正 4.3.4 反馈校正 4.3.5 静压反馈校正 4.3.6 动压反馈校正
24
3
校正元件一般都用电子元件。 因电子元件的信号的传输、运算都较简单、成熟,且 使用方便、可靠、精度高。 在电液控制系统中广泛应用电校正,但是在机液系统中 本来就没有电元件,若要采用电校正反而不方便,也有采用 非电校正方式的。如机械的、气功的或液压的校正元件。 由于液压系统中本来就有液压能源,再附加一些液压元 件作校正是很方便的。不过,机械元件都是有惯性的,时间 常数大于电校正元件。
相关文档
最新文档