第六章电液伺服系统-73页PPT资料
合集下载
电液伺服系统详解
电液伺服系统
电液伺服系统
系统组成：由EH供油系统、电液执行器、保护 系统和试验模块
汽轮机数字电液控制系统
Digital Electro-Hydraulic Control System
EH供油系统 向电液执行器提供符合压力要求和清洁度、酸 度等品质要求的安全、可靠、稳定的液压油。由高压油泵、过 滤器、再生装置、冷油器EH油箱、高压蓄能器、低压蓄能器 等组成。 电液执行器 主汽门和调节汽门的执行调节器。有电液伺服阀 和电磁阀2种控制方式，前者为位置连续调节，后者为开、关2 种状态。 保护系统 “2取1”带电动作OPC电磁阀，“4取2”失电动作电 磁阀，及试验回路。超速保护控制和自动停机遮断，前者用于 超速预警和保护，后者用于事故工况下紧急停机。 试验模块 低润滑油压、低EH油压、推力轴承磨损、低真空 等试验系统。 油路系管路、OPC保护油路或AST停机油路、低压回油油路和无压回 油油路。前3种与电液执行器相连，保护系统的回油经无压回 油油路直接排至主油箱。
EH油系统 运 行
EH油系统概述 随着大容量、高参数汽轮发电机组的发展， 机组调节系统工作介质的额定压力随之升高， 对其工作介质的要求亦越来越高。通常所用 的矿物油自燃点为350℃左右，若在高参数大 容量机组使用，便增加了油泄漏到主蒸汽管 道(＞530℃)导致火灾的危险性。为保证机组 的安全经济运行，汽轮机电液调节系统的控 制液普遍采用了磷酸酯抗燃油。
柱塞变量油泵
系统采用进口高压变量柱塞泵，并采用双泵并联工作系统， 当一台泵工作，则另一台泵备用，以提高供油系统的可靠性， 二台泵布置在油箱的下方，以保证正的吸入压头。 由交流马达驱动高压柱塞泵，通过油泵吸入滤网将油箱中的 抗燃油吸入，从油泵出口的油经过压力滤油器通过单向阀流 入和高压蓄能器联接的高压油母管将高压抗燃油送到各执行 机构和危急遮断系统。 泵输出压力可在0－21MPa之间任意设置。本系统允许正常工 作压力设置在11.0～15.0MPa，本系统额定工作压力为 14.5MPa。 油泵启动后，油泵以全流量约85 L/min向系统供油，同时也 给蓄能器充油，当油压到达系统的整定压力14.5MPa时，高 压油推动恒压泵上的控制阀，控制阀操作泵的变量机构，使 泵的输出流量减少，当泵的输出流量和系统用油流量相等时， 泵的变量机构维持在某一位置，当系统需要增加或减少用油 量时，泵会自动改变输出流量，维护系统油压在14.5MPa。 当系统瞬间用油量很大时，蓄能器将参与供油。
电液伺服系统
系统组成：由EH供油系统、电液执行器、保护 系统和试验模块
汽轮机数字电液控制系统
Digital Electro-Hydraulic Control System
EH供油系统 向电液执行器提供符合压力要求和清洁度、酸 度等品质要求的安全、可靠、稳定的液压油。由高压油泵、过 滤器、再生装置、冷油器EH油箱、高压蓄能器、低压蓄能器 等组成。 电液执行器 主汽门和调节汽门的执行调节器。有电液伺服阀 和电磁阀2种控制方式，前者为位置连续调节，后者为开、关2 种状态。 保护系统 “2取1”带电动作OPC电磁阀，“4取2”失电动作电 磁阀，及试验回路。超速保护控制和自动停机遮断，前者用于 超速预警和保护，后者用于事故工况下紧急停机。 试验模块 低润滑油压、低EH油压、推力轴承磨损、低真空 等试验系统。 油路系管路、OPC保护油路或AST停机油路、低压回油油路和无压回 油油路。前3种与电液执行器相连，保护系统的回油经无压回 油油路直接排至主油箱。
EH油系统 运 行
EH油系统概述 随着大容量、高参数汽轮发电机组的发展， 机组调节系统工作介质的额定压力随之升高， 对其工作介质的要求亦越来越高。通常所用 的矿物油自燃点为350℃左右，若在高参数大 容量机组使用，便增加了油泄漏到主蒸汽管 道(＞530℃)导致火灾的危险性。为保证机组 的安全经济运行，汽轮机电液调节系统的控 制液普遍采用了磷酸酯抗燃油。
柱塞变量油泵
系统采用进口高压变量柱塞泵，并采用双泵并联工作系统， 当一台泵工作，则另一台泵备用，以提高供油系统的可靠性， 二台泵布置在油箱的下方，以保证正的吸入压头。 由交流马达驱动高压柱塞泵，通过油泵吸入滤网将油箱中的 抗燃油吸入，从油泵出口的油经过压力滤油器通过单向阀流 入和高压蓄能器联接的高压油母管将高压抗燃油送到各执行 机构和危急遮断系统。 泵输出压力可在0－21MPa之间任意设置。本系统允许正常工 作压力设置在11.0～15.0MPa，本系统额定工作压力为 14.5MPa。 油泵启动后，油泵以全流量约85 L/min向系统供油，同时也 给蓄能器充油，当油压到达系统的整定压力14.5MPa时，高 压油推动恒压泵上的控制阀，控制阀操作泵的变量机构，使 泵的输出流量减少，当泵的输出流量和系统用油流量相等时， 泵的变量机构维持在某一位置，当系统需要增加或减少用油 量时，泵会自动改变输出流量，维护系统油压在14.5MPa。 当系统瞬间用油量很大时，蓄能器将参与供油。
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 +
（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 +
第六章电液伺服系统PPT课件
➢ 数字伺服系统还能运用计算机对信息进行存贮、 解算和控制，在大系统中实现多环路、多参量 的实时控制，因此发展前景广阔。但是，从经 济性、可靠性方面来看，简单的伺服系统仍以 采用模拟控制为宜。
§6-2 电液位置伺服系统的分析
➢ 电液位置伺服系统是最基本和最常用 的液压伺服系统，如机床工作台的位 置、板带扎机的板厚、带材跑偏控制、 飞机和舰船的舵机控制、雷达和火炮 控制系统以及振动试验台等。在其它 物理量的控制系统中，如速度控制和 力控制系统中，也常用位置控制小回 路作为大回路中的一个环节。
一、系统的组成及其传递函数
➢ 电液伺服系统的动力元件有阀控式和泵控 式两种基本型式，但是由于其所采用的指 令装置、反馈测量装置和相应的放大、校 正的电子部件不同，就构成了不同的系统。 如果采用电位器作为指令装置和反馈装置， 就可以构成直流电液位置伺服系统；如果 采用自整角机或旋转变压器作为指令装置 和反馈装置，就可以构成交流电液位置伺 服系统。
❖ 数字-模拟混合式伺服系统，如图6-2所示。数字装置发出的 指令脉冲与反馈脉冲相比较后产生数字偏差，经数模转换器 把信号变为模拟偏差电压，后面的动力部分不变，仍是模拟 元件。系统输出通过数字检测器（即模数转换器）变为反馈 脉冲信号。
➢ 数字检测装置具有很高的分辨能力，所以数字 伺服系统可以得到很高的绝对精度。数字伺服 系统的输入信号是很强的脉冲电压，受模拟量 的噪声和零漂的影响很小。因此，当要求较高 的绝对精度，而不是重复精度时，常采用数字 伺服系统。
5.95
211.8A/m
➢ 系统的跟随误差为
er
vm Kv
2.2 102 24.7
m 0.89 103 m
➢ 静摩擦力引起的死区电流为
I D1
§6-2 电液位置伺服系统的分析
➢ 电液位置伺服系统是最基本和最常用 的液压伺服系统，如机床工作台的位 置、板带扎机的板厚、带材跑偏控制、 飞机和舰船的舵机控制、雷达和火炮 控制系统以及振动试验台等。在其它 物理量的控制系统中，如速度控制和 力控制系统中，也常用位置控制小回 路作为大回路中的一个环节。
一、系统的组成及其传递函数
➢ 电液伺服系统的动力元件有阀控式和泵控 式两种基本型式，但是由于其所采用的指 令装置、反馈测量装置和相应的放大、校 正的电子部件不同，就构成了不同的系统。 如果采用电位器作为指令装置和反馈装置， 就可以构成直流电液位置伺服系统；如果 采用自整角机或旋转变压器作为指令装置 和反馈装置，就可以构成交流电液位置伺 服系统。
❖ 数字-模拟混合式伺服系统，如图6-2所示。数字装置发出的 指令脉冲与反馈脉冲相比较后产生数字偏差，经数模转换器 把信号变为模拟偏差电压，后面的动力部分不变，仍是模拟 元件。系统输出通过数字检测器（即模数转换器）变为反馈 脉冲信号。
➢ 数字检测装置具有很高的分辨能力，所以数字 伺服系统可以得到很高的绝对精度。数字伺服 系统的输入信号是很强的脉冲电压，受模拟量 的噪声和零漂的影响很小。因此，当要求较高 的绝对精度，而不是重复精度时，常采用数字 伺服系统。
5.95
211.8A/m
➢ 系统的跟随误差为
er
vm Kv
2.2 102 24.7
m 0.89 103 m
➢ 静摩擦力引起的死区电流为
I D1
电液伺服控制系统
组成电液比例控制系统的基本元件： 1）指令元件 2 比较元件 3 电控器 4 比例阀 5 液压执行器 6 检测反馈元件
第6章 电液伺服控制系统
4
6.1 概述
6.1.2 电 液 比 例 控 制 系 统 的 特 点 及 组成
第6章 电液伺服控制系统
5
6.1 概述
电液比例控制的主要优点是： 1）操作方便，容易实现遥控 2 自动化程度高，容易实现编程控制 3 工作平稳，控制精度较高 4 结构简单，使用元件较少，对污染不敏感 5 系统的节能效果好。
6.功率放大级
功率放大级式比例控制放大器的 核心单元。由信号放大和功率驱动电路 组成。
根据功率放大级工作原理不同，分 为：模拟式和开关式。
第6章 电液伺服控制系统
29
6.3 电液比例电控技术
（1）模拟式功率放大级
第6章 ห้องสมุดไป่ตู้液伺服控制系统
30
6.3 电液比例电控技术
（2）开关式功率放大级
第6章 电液伺服控制系统
比例放大器根据受控对象、功率级工作原理不同，分为： 1 单路和双路比例控制放大器 2 单通道、双通道和多通道比例控制放大器 3 电反馈和不带电反馈比例控制放大器 4 模拟式和开关式比例控制放大器 5 单向和双向比例控制放大器 6 恒压式和恒流式比例控制放大器
第6章 电液伺服控制系统
16
6.3 电液比例电控技术
第6章 电液伺服控制系统
18
6.3 电液比例电控技术
第6章 电液伺服控制系统
19
6.3 电液比例电控技术
2.输入接口单元 （1）模拟量输入接口
2 数字量输入接口 3 遥控接口
第6章 电液伺服控制系统
20
《电液伺服系统》课件
《电液伺服系统》PPT课 件
介绍电液伺服系统的定义、组成、工作原理，控制元件的种类，动作元件的 特点，系统调试与维护，以及应用场景、优势、发展前景。
概述
电液伺服系统是控制和调节液压机械运动的先进系统，由动力元件、控制元件和动作元件组成，能够实现高效、 精确的运动控制。
动力元件
液压泵
将输入的机械能转换为液压能，提供压力和流 量。
液压马达
将液压能转化为旋转运动，驱动液压机械的转 动部分。
系统调试与维护
1
Байду номын сангаас
系统调试
调试前的准备工作，调试流程和步骤，确保系统正常运行。
2
系统维护
维护前的准备工作，维护周期和方法，延长系统的使用寿命。
应用场景
• 工业生产自动化 • 船舶与海洋工程 • 机床与自动化装备 • 飞行器和航天器
结语
电液伺服系统具有精确控制、高效能转换等优势，未来的发展前景广阔。
液压马达
将液压能转换为机械能，驱动液压机械的运动。
控制元件
比例控制阀
通过调节液压系统中的流量 比例，实现运动速度和位置 的精确控制。
压力控制阀
根据系统需求，控制液压系 统中的压力水平，确保系统 的安全运行。
流量控制阀
调节液压流量大小，实现对 液压元件的精确控制。
动作元件
液压缸
将液压能转化为机械线性运动，用于推动、拉 动或举升物体。
介绍电液伺服系统的定义、组成、工作原理，控制元件的种类，动作元件的 特点，系统调试与维护，以及应用场景、优势、发展前景。
概述
电液伺服系统是控制和调节液压机械运动的先进系统，由动力元件、控制元件和动作元件组成，能够实现高效、 精确的运动控制。
动力元件
液压泵
将输入的机械能转换为液压能，提供压力和流 量。
液压马达
将液压能转化为旋转运动，驱动液压机械的转 动部分。
系统调试与维护
1
Байду номын сангаас
系统调试
调试前的准备工作，调试流程和步骤，确保系统正常运行。
2
系统维护
维护前的准备工作，维护周期和方法，延长系统的使用寿命。
应用场景
• 工业生产自动化 • 船舶与海洋工程 • 机床与自动化装备 • 飞行器和航天器
结语
电液伺服系统具有精确控制、高效能转换等优势，未来的发展前景广阔。
液压马达
将液压能转换为机械能，驱动液压机械的运动。
控制元件
比例控制阀
通过调节液压系统中的流量 比例，实现运动速度和位置 的精确控制。
压力控制阀
根据系统需求，控制液压系 统中的压力水平，确保系统 的安全运行。
流量控制阀
调节液压流量大小，实现对 液压元件的精确控制。
动作元件
液压缸
将液压能转化为机械线性运动，用于推动、拉 动或举升物体。
《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。
电液伺服系统
一、系统的组成及其传递函数
当采用电位器作为指令装置和反馈测量装置，就构成了直 流电液位置伺服系统。
当采用自整角机或旋转变压器作为指令装置和反馈测量装 置时，就可构成交流电液位置伺服系统。
自整角机是一种回转式电磁感应元件，由转子和定子组成。 定子上绕有星形联接的三相绕组，转子上绕有单相绕组。
在伺服系统中，自整角机是成对运行的，与指令轴相联的 自整角机成为发送器，与输出轴相联的成为接受器。发送 器转子绕组接激磁电压，接收器转子绕组输出误差信号电 压。接收器和发送器的定子的三相绕组相联。
K
SV
GSV
(s)
Q0 I
s2 2SV
K SV 2 SV
SV
s 1
(6-4)
当伺服阀的频宽大于液压固有频率（3～5倍）时，伺服 阀可近似看成惯性环节
KSV GSV (s)
Q0 I
K SV TSV s 1
(6-5)
当伺服阀的频宽远大于液压固有频率（5～10倍） 时，伺服阀可近似看成比例环节
KSV GSV (s)
二、系统的稳定性分析
系统的稳定条件为
KV 2 hh
（6-11）
系统要有适当的稳定裕量，通常相位裕量在30°～
60°之间，增益裕量20 lg Kg应大于6dB（或Kg 2 ）
如果取增益裕量 20 lg K g 6dB ( K g 2 )则有
KV 1 1
2 hh K g 2
可得
KV
h
h
（6-12）
自整角机测量装置输出的误差信号是一个振幅调制 波，频率等于激磁电压（载波）的 频率，其幅值 与输入轴和输出轴之间误差角的正弦成正比，即：
Ue Ke sin(r c )
6电液伺服阀及电液伺服系统(2)
常用校正手段 1.滞后校正
(1)提高低频段增益， 改善控制精度。 (2)降低高频段增益， 提高稳定性。 校正网络：
32
§2.电液位置控制系统
传递函数：
u0 (s) ui (s)
RCs 1
RCs 1
1
s
rc
1
rc
s
X 2 Ts 1
X1 Ts 1
T B1 K1
B! B2
B1
α ：滞后超前比，α＞1
4、伺服阀的选择 由上述参数， ps 4.5MPa ， pL 3MPa ， 以及 Ap 0.0148m2 可得负载流量
qL Apvp 0.0148 2.2 102 3.26 104 m3 s 19.5 L min
由样本资料，选用DYC1—25L型伺服阀， 其相关参数如下：
21
§2.电液位置控制系统
流量连续性方程：
qL
Ap sx p
Ctp pL
Vt
4e
spL
力平衡方程：
FL Ap pL Ms2xp BLsxp Ks xp
开环传递函数：
（5） （6）
39
§4. 电液力控制系统
力控制系统的检测元件多为压力传感器或力 传感器，常用伺服阀可以是压力控制阀也可以是 流量控制阀。
压力阀本身带有压力反馈，其压力增益特性 较为平缓，常用于开环压力控制。此类阀的调试 较为复杂，使其应用受到一定的限制。
液压伺服系统
第六章 电液伺服系统
1
六、电液伺服阀及电液伺服系统
1 车床液压仿形刀架
液压仿形刀架倾斜安装在车床 溜板5的上面，工作时随溜板纵向移 动。样板12安装在床身后侧支架上 固定不动。液压泵站置于车床附近。 仿形刀架液压缸的活塞杆固定在刀 架的底座上，缸体6、阀体7和刀架 连成一体，可在刀架底座的导轨上 沿液压缸轴向移动。滑阀阀心10在 弹簧的作用下通过杆9使杠杆8的触 销11紧压在样板上。在车削圆柱面 时，溜板5沿床身导轨4纵向移动。 杠杆触销在样板的圆柱段内水平滑 动，滑阀阀口不打开，刀架只能随 溜板一起纵向移动，刀架在工件1上 车出AB段圆柱面。
(1)提高低频段增益， 改善控制精度。 (2)降低高频段增益， 提高稳定性。 校正网络：
32
§2.电液位置控制系统
传递函数：
u0 (s) ui (s)
RCs 1
RCs 1
1
s
rc
1
rc
s
X 2 Ts 1
X1 Ts 1
T B1 K1
B! B2
B1
α ：滞后超前比，α＞1
4、伺服阀的选择 由上述参数， ps 4.5MPa ， pL 3MPa ， 以及 Ap 0.0148m2 可得负载流量
qL Apvp 0.0148 2.2 102 3.26 104 m3 s 19.5 L min
由样本资料，选用DYC1—25L型伺服阀， 其相关参数如下：
21
§2.电液位置控制系统
流量连续性方程：
qL
Ap sx p
Ctp pL
Vt
4e
spL
力平衡方程：
FL Ap pL Ms2xp BLsxp Ks xp
开环传递函数：
（5） （6）
39
§4. 电液力控制系统
力控制系统的检测元件多为压力传感器或力 传感器，常用伺服阀可以是压力控制阀也可以是 流量控制阀。
压力阀本身带有压力反馈，其压力增益特性 较为平缓，常用于开环压力控制。此类阀的调试 较为复杂，使其应用受到一定的限制。
液压伺服系统
第六章 电液伺服系统
1
六、电液伺服阀及电液伺服系统
1 车床液压仿形刀架
液压仿形刀架倾斜安装在车床 溜板5的上面，工作时随溜板纵向移 动。样板12安装在床身后侧支架上 固定不动。液压泵站置于车床附近。 仿形刀架液压缸的活塞杆固定在刀 架的底座上，缸体6、阀体7和刀架 连成一体，可在刀架底座的导轨上 沿液压缸轴向移动。滑阀阀心10在 弹簧的作用下通过杆9使杠杆8的触 销11紧压在样板上。在车削圆柱面 时，溜板5沿床身导轨4纵向移动。 杠杆触销在样板的圆柱段内水平滑 动，滑阀阀口不打开，刀架只能随 溜板一起纵向移动，刀架在工件1上 车出AB段圆柱面。
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。
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。
电液位置伺服控制系统实验PPT课件
2）阀控缸微分方程
负载流量线性化方程
qL Kq xV Kc pL
流量连续性方程
qL
AP
dxP dt
CtP pL
Vt
4e
dpL dt
忽略阀腔和管道总容积，油液的压缩性影响忽略
qL
AP
dxP dt
CtP pL
液压缸活塞的动力学平衡方程
F
AP pL
mt
d 2xP dt 2
BP
dxP dt
FL
3）缸输出位移对伺服阀输入电信号的传递函数
s
1
Ki变大为120
Ki变大，ωc=4.39>2.78， ωh=14.8不变，Kg=15<19.1
减小Ki
正常参数
C(s)
1.537
R(s)
s
1
14.7262
s2
2 0.866 14.726
s
1
Ki减小为40
Ki变小，ωc=1.53<2.78， ωh=14.8不变，Kg=24.5>19.1
控制模块
P
P
D
I
F
D
阶正斜 跃弦坡 信信信 号号号
第一组 第二组 第三组 第四组 第五组
学习总结
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
s2
2
(b Kd 2 ) 2 Kd1 a
Kd1 a
s
1
2.834
s
- 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)。
1
ss2h2
2h h
s1
1G(s)
ss2h2
2h h
s1Kv
利用拉氏变换的终值定理，求得稳态误差为
e r l s 0 i sr ( m s E ) l s 0 i s e m ( s r )r ( s )
( Vt
4 e Kce
s 1)
r -
e
Ke
ue Kd
ug
Ka
I KsvGsv(s) Q0
1 Dm
1
s2 s(h2
2 hs h
1)
1 c
i
系统的开环传递函数为
G(s)H(s) KvGsv(s)
ss2h2
2h h
s1
Kv
KeKdKaKsv iDm
第三节 电液伺服系统的校正
一、滞后校正
滞后校正的主要作用是 通过提高低频段增益， 减小系统的稳态误差， 或者在保证系统稳态精 度的条件下，通过降低 系统高频段的增益，以 保证系统的稳定性。
传递函数为
s 1
Gc (
s)
u0( s ) u1( s )
rc s
1
rc
-
串联 校正 -
Kg
取增益裕量 20lg K g 6db
Kv 1 1
2hh Kg 2
Kg 2
Kv h
h
在相位裕量 45
时，其对应的相位为
(c
)
2
arct1g2hhc hc2
3
4
因为 c 只能取正值．故解得
c h
h
4)选择转折频率 rc。为了减小滞后网络对 c 处相位滞后的
影响，应使 rc 低于新增益交界频率的1到10倍频程。
rc
1 4
51c
5)确定滞后超前比a，由KvcKv c可确定出a值,一般
在10-20之间，通常取a=10
滞后校正使速度放大系数提a高倍，因此使速度 误差减小a倍。提高了闭环刚度，减小了负载误差。 由于回路增益提高，减小了元件参数变化和非线 性影响。但滞后校正降低了穿越频率，使穿越频 率两侧的相位滞后增大，特别是低频侧相位滞后 较大。如果低频相位小于-180。在开环增益减小 时，系统稳定性就要变坏，甚至变得不稳定。也 就是说，系统变成了有条件稳定的系统，对系统 参数变化和非线性影响比较敏感。
第六章 电液伺服系统
第一节 电液伺服系统的类型
一、模拟伺服系统 在模拟伺服系统中，全部信号都是连续的模拟量，在 此系统中，输入信号、反馈信号、偏差信号及其放大、 校正都是连续的模拟量
模拟输入信号 （电压）
伺服 放大器
模拟反馈信号 （电压）
伺服阀
模拟 检测器
液压马达
二、数字伺服系统
在数字伺服系统中，全部信号或部分信号是离散参量。 数字检测装置有很高的分辨能力，所以数字伺服系统 可以得到很高的绝对精度。数字伺服系统的输入信号 是很强的脉冲电压，受模拟量的噪声和零漂的影响很 小。所以当要求较高的绝对精度，而不是重复精度时， 常采用数字伺服系统。
控制器
对象
反馈校正
加入滞后校正后，系统的开环传递函数为
G(s)H(s)
Kvcsrc 1
srsc
1s2h2
2h h
s1
设计步骤如下：
G(s)H(s)
Kvcsrc 1
srsc
1s2h2
TL 2ncKvi2Dm 2
c mi n
Kce
令s＝0，可得系统的闭环静态刚度为
TL
Kvi2Dm2
c 0
Kce
四、系统的稳态误差分析
(一)指令输入引起的稳态误差
Er(s)Hr((ss))c(s)
系统对指令输入的误差传递函数为
er(s)Err((ss))
开环放大系数
Kv KA aK psv11.9668110043Ka
光电检测器与 伺服放大器增 益
K a1.9 6 1K v3 05.5 92.1 8A 1 /m
系统的跟随误差为
er( )V K m v2.2 2 .1 7 42 0m 0.8 9 13 0 m
例1.已知阀控缸电液位置控制系统如图所示，负载质量M 作直线运动，已知负载工况为行程xpmax=0.5m； M=1000kg;干摩擦力Ff=2000N；负载最大速度 Vmax=0.1m/s。负载最大加速度a=2.2m/s2。能源压 力为Ps=63bar；最大输入信号电压ei=5V；油液容积弹 性模数β e=10*108。选用的电液伺服阀的数据为：频
er
lim
s2s2h2
2h h
s1
s0
ss2h2
2h h
s1Kv
r
(
s
)
1．阶跃输入
r
(
s
)
r
s
2. 等速输入
3.
r( s
等加速输入
)
r
s2
er0
er
r
Kv
r(
s
)
r s3
率 mf60l0/s ，阻尼系数 mf 0.5 ；阀的流量增
益 K q s4.4* 4 1 3 0 (m 3/s)/A ；压力流量系数 K c4*1 1 0m 25/。N (s) 再取反馈增益为 Kf=10V/m，
(1) 试设计液压缸的活塞面积，进而确定液压缸的传递函 数，并设计伺服放大器的增益Ka，使系统的相角裕度大 于45度；幅值裕度大于6dB。
er
(二)负载干扰力矩引起的稳态误差
系统对外负载力矩的误差传递函数为
稳eL态(s)负E T 载LL((误ss))差T为Lc((ss))si K 2sD 2ch2m e212hh4sV eK 1t cesK v
e L ls i0s m e(L s)T L (s)
电液伺服阀的响应速度较快，与液压动力元件
相比，其动态特性可以忽略不计，把它看成比
例环节。
G(s)H(s)
Kv
ss2h2
2h h
s1
二、系统的稳定性分析
系统的稳定条件
Kv 2hh
通常相位裕量应在 3060之间，增益裕量20lg
应大于6dB(或 Kg 2 )。
数控 装置
指令 脉冲
数字
模拟偏
脉冲加 偏差 减回路
（比较）
数-模 变换器
差电压
伺服 放大器
伺服阀
液压 马达
滚珠 丝杠
工作台
反馈脉冲
数字检测器
第二节 电液位置伺服系统的分析
的误差信号电压
U eK esin r (c)
当 r c很小时，sir n c r c
对恒值外负载力矩
TL(
s
)
TL0 s
，则有
eL()KvKi2cDem 2 TL0
(三)零漂和死区等引起的静态误差
将零漂、死区等在系统中造成的误差．称为系统的静
差。
TL Tf
K ce
I f I dID
iDm2
r e KeKd
Ka
-
1
K sv
Dm
1
1 c
s
i
静摩擦力矩引起的静态位置误差为
Vt
TL KvKi2cDem 2 sb 1sn22c2nncc1
c
s 1
2hh
一阶滞后环节和一阶超前环节可近似抵消，则 刚度的表达式简化为
T L c KvK i2cD em 2sn 2 2c2nncc1
在谐振频率 nc 处闭环刚度最小，其值为
静摩擦力引起的死区电流为
I D1
Kce Ksv Ap
Ff
1.21011 1.96103 168104
A
零漂和死区引起的总静态误差为
xp
I0.1*103m Ka
系统的总误差为跟随误差和总静态误差之和， 即(0.89+0.1)*10-3=0.99*10-3m
2 1 h
如果取相位裕量 45，则 c 所对应的对数幅
值
20lg
Kv
0
c 1hc 222hhc 2
K v22h
h
2
h 21h
Kv
Kv
h
h
Kv h
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。
2h h
s1
1)根据稳态误差的要求，确定系统的速度放大系数Kvc 2)利用已确定的速度放大系数，画出末校正系统的伯德
图．检查未校正系统的相位裕量和增益裕量，看是否满足要 求。
3)如果不满足要求，则应根据相位裕量和增益裕量的要求确 定新的增益穿越频率。 c (c ) 1 0 8 r ( 5 0 0 1 0 )2
当伺服阀的频宽大于液压固有频率(3—5倍)时
KsvGsv(s) QI0 TsK vssv1
当伺服阀的频宽大于液压固有频率(5—10倍)时
KsvGsv(s)QI0 Ksv
在没有弹性负载和不考虑结构柔度的影响时,阀控 液压马达的动态方程为
m
Kq Dm
Xv
Kce Dm 2
c1
KceTf Kvi2Dm
静摩擦力矩折算到伺服阀输入端的死区电流为
I D1
KceTf K sv i