电液伺服系统课件.ppt

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1、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。第二节电液位置伺服系统的分析一、系统的组成及其传递函数自整角机测量装置输出的误差信号电压当很小时，自整角机的增益为相敏放大器，将其看成比例环节，其增益伺服放

2、大器传递函数可用伺服放大器增益表示，电液伺服阀的传递函数当伺服阀的频宽与液压固有频率相近时当伺服阀的频宽大于液压固有频率(3—5倍)时当伺服阀的频宽大于液压固有频率(5—10倍)时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齿轮减速器的传动比为系统的开环传递函数为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。二、系统的稳定性分析系统的稳定条件通常相位裕量应在之间，增益裕量20lg应大于6dB(或)。取增益裕量在相位裕量时，其对应的相位为20lg6db2因为只能取正值．故解得如果取相位裕量，则所对应的对数幅值三、系统响应特性分析系统

3、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。(一)对指令输入的闭环频率响应其特征方程可用一个一阶因式和一个二阶因式表示，即当和值都较小时，闭环参数与开环参数有如下的近似关系(二)系统的闭环刚度特性系统对外负载力矩的传递函数为考虑到时，，则闭环刚度可写成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在谐振频率处闭环刚度最小，其值为令s＝0，可得系统的闭环静态刚度为四、系统的稳态误差分析(一)指令输入引起的稳态误差系统对指令输入的误差传递函数为利用拉氏变换的终值定理，求得稳态误差为1．阶跃输入2.等速输入3.等加速输入(二)负载干扰力矩引起的稳态误差系统对外负载力

4、矩的误差传递函数为稳态负载误差为对恒值外负载力矩，则有(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。静摩擦力矩引起的静态位置误差为静摩擦力矩折算到伺服阀输入端的死区电流为电液伺服阀的零漂和死区所引起的位置误差为静态位置误差为五、计算举例电液位置伺服系统。巳知:液压缸有效面积，系统总流量—压力系数，最大工作速度Vm＝2.2×10-2m/s，最大静摩擦力Ff=1.75×104N，伺服阀零漂和死区电流总计为15mA。取增益裕量为6dB，试确定放大器增益、穿越频率和相位裕量；求系统的跟随误差和静态误差。系统的开环传递函数为开环放大系数光电检测器与伺服放大器增益系统

5、的跟随误差为静摩擦力引起的死区电流为零漂和死区引起的总静态误差为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。传递函数为加入滞后校正后，系统的开环传递函数为设计步骤如下：1)根据稳态误差的要求，确定系统的速度放大系数Kvc2)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

6、要求确定新的增益穿越频率。4)选择转折频率。为了减小滞后网络对处相位滞后的影响，应使低于新增益交界频率的1到10倍频程。5)确定滞后超前比a，由可确定出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。例1.已知阀控缸电液位置控制系

7、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βe=10*108。选用的电液伺服阀的数据为：频率，阻尼系数；阀的流量增益；压力流量系数。再取反馈增益为Kf=10V/m，(1)试设计液压缸的活塞面积，