液压伺服与比例控制系统_第四部分_机液伺讲义服系统

1 Ap2
( Vt
4e
s KCe)
动力元件
1
xp
s(s 2h2
2 h h
s 1)
b ab
Xi
指令
a
ab
杠杆比较
XV
-
方框图
液压能源
液压动力元件
伺服阀 液压缸
扰动
飞机 XP 舵机
b ab
杠杆比较
Xi a
xv
Kq
ab
- Ap
FL －、工作原理及传递函数
动力元件 1
Ap2
( Vt
4e
s KCe)
1
精品
液压伺服与比例控制系统_第四部分_机液伺 服系统
第4章 机液伺服系统
本章摘要
由机械反馈装置和液压动力元件所组成的 反馈控制系统称为机械液压伺服系统。机液 伺服系统主要用来进行位置控制，也可以用 来控制其它物理量，如原动机的转速控制等。
由液压放大元件和液压执行元件所组发的液 压动力元件，实际上就是一个开环控制系统。
如果比较反馈元件由机械元件充当，则称为 “机液伺服系统”，以区别于电反馈系统。
“机液伺服系统”广泛的应用于飞机舵面控 制、火炮瞄准机构操纵、车辆转向控制、仿形机 床以及伺服变量泵等处。
4.1 外反馈机液伺服系统（杠杆比较反馈）
－、工作原理及传递函数
阀开口量为 : xv xv1 xv2
飞机舵机液控制系统上应用
ApPL mts2Xp
二、方框图与传递函数：
三、传递函数简化
Kq
Xp
Ap
Xv
s
s2
2 h
2 h h
s
1
液压固有频率：
h
液压阻尼比：
4
e
A百度文库
2 p
m tV t
h
Kce Ap
emt Gd(s) emt
Vt
Ap Vt
附加阻尼比：
Gd(s) emt Cc cs emt Ap Vt Ap1cs Vt h' C Ap c V em t t 1 cscsKd1 cscs
4.3 动压反馈装置
液压伺服系统往往是 欠阻尼的，液压阻尼比 小直接影响到系统的稳 定性、响应速度和精度。 因此提高阻尼比，对改 善系统性能是十分重要 的。采用动压反馈可以 有效地提高阻尼比，
两种常用的动压反馈 装置，分别是液阻加空 气蓄能器和油气阻尼器，
一、基本方程：
QLKqXvKcPL
Q LA psXp[C tpG d(s)]P L4 V tesP L
PS
O
PS
x指
x指
xp
Q泄
xp
FL
PS
O PS
Q放
FL
平衡时 :
Q放 Q泄
K q x v K Ce P L K Ce
FL Ap
xv
K Ce F L K qAp
FL K pAp
xv
四、稳态负载误差
FL
1 Ap2
( Vt
4e
s KCe)
动力元件
Xi
xv
Kq
- Ap
1
xp
s(s 2h2
2 h h
动力元件
Xi
xv K q
- Ap
1
xp
s
(
s2
2 h
2 h h
s 1)
开环传递函数
Kq
GH
s2
s
(
2 h
Ap
2 h h
s 1)
四、稳定性分析
20lg Kv
20 lg K v
h
幅值稳定性裕量
20 lg 2 hh
Kv
4.1 外反馈机液伺服系统
四、稳定性分析
4.1 外反馈机液伺服系统
四、稳态负载误差
xp
s
(
s2
2 h
2 h h
s 1)
b ab
开环传递函数
方框图简化
传递函数
一、工作原理及传递函数 开环
传递函数
开环传递函数
方框图的画法
K v , s
h
GH
K v , 2 h h
h
Kv
s
•
s
2
2 h
,
h
二、稳定性分析
20lg Kv
1
20 lg K v
h
幅值稳定性裕量
20 lg 2 hh
Xv 伺服阀
-
X套
液压缸 1
扰动
被控 XP
工作台
Xi 1
xv K q
- Ap
三、工作原理及传递函数 FL
1 Ap2
( Vt
4e
s KCe)
动力元件
1
xp
s(s 2h2
2 h h
s 1)
1
Xi
指令
1
方框图
XV
-
液压能源
液压动力元件
伺服阀 液压缸
扰动
刀架 XP
1
FL
1 Ap2
( Vt
4e
s KCe)
如果将液压执行元件的输出位移量与指令信 号相比较后的误差信号再控制液庄放大元件，就 是闭环位置控制系统。
也就是说，在开环控制的基础上，通过负反 馈装置—即比较元件+测量反馈元件就可以构成 闭环液压控制系统。
将输入量与反馈量比较后的误差信号对输出 量不断调整以求减少误差的系统称随动系统或伺 服系统。
阀芯与阀套
内反馈中的比较元件就 是“阀芯”和“阀套”。
Xi
X芯
1
Xv 伺服阀
-
阀芯阀套直接位置比较
X套
1
XP
比较元件要求： 1）与指令元件相连（手）
2）与被控对象相连（工作台）
3）与放大元件相连（阀本身）
控制框图
采用阀芯阀 套直较方式
指令传感器
Ka
工作台
反馈传 感器
Xi
指令
1
位置比较 阀芯与阀套
X芯
Kv
4.1 外反馈机液伺服系统
开环传递函数
Kv
Kv
Kv
N
N Kv
4.2 内反馈机液伺服系统 （阀芯阀套直接比较）
一、采用直接位置比较的液压工作台位置控制系统
内反馈就是直接 比较的位置反馈。
Xi=X芯 指令元件与阀芯相连
Xp=X套
受控对象与阀套相连
Xi=X芯
Xp=X套
指令与阀连
对象与阀套连
位置比较
pS
比较杠杆 XV
比较元件要求：
1）与指令元件相连（手） 2）与被控对象相连（舵机） 3）与放大元件相连（阀芯）
a
舵机位移
XP
Xi
指令
a
ab
杠杆比较
XV
-
飞机舵机
液压能源
液压动力元件
伺服阀 液压缸
扰动
飞机 XP 舵机
b ab
文字方框图
杠杆比较
Xi a
xv K q
ab
- Ap
－、工作原理及传递函数 FL
升 力
阻力
指令位移
Xi
pS
比较杠杆
XV
飞机舵机
舵机位移
XP
XP
指令
xXi i
b
x v1
X1 a
b
-xXv22
手动
Xxi i Xx Vv
a
舵机位移
xXvV=Xx1v1-X2xv2
xXPp
xXpP 舵机位移
Xx ii
手
a ab
- xXv11
杠杆比较
xv
xXv 22
b
XxPp
比较反馈原理
ab
手动
Xi b
s 1)
FL
1 Ap2
( Vt
4e
s KCe)
1
xp
s
(
s2
2 h
2 h h
s 1)
Kq Ap
四、稳态负载误差
FL
1 Ap2
( Vt
4e
s KCe)
1
xp
s
(
s2
2 h
2 h h
s 1)
误差xp
KCe KqAp
FL
将s=0代入得
FL
1 Ap2
(0
KCe )
Kq Ap
Ap Kq
1
xp
0
Kq Ap
负载 P L F A L p 压 泄 差 Q L 漏 P L K C e误 x v 差 Q K L q
五、速度误差
x指 v指
vp v指
xp
vp
PS
O PS
Q放
恒速时 :
vp
Q放 Ap
K qxv Ap
xv
vpAp Kq
vp Kq
vp Kv
Ap
xv
总误差 : v p FL
K v K pAp