液压动力元件课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,伺服控制系统的建模与分析,如何分析和调整系统的稳定性、准确性、快速性？,一般液压闭环控制系统设计,通常用简化的方法处理,即认为伺服阀是比例环节,阀的频宽与液压固有频率相近时，是二阶振荡环节,阀的频宽大于液压固有频率,3-5,倍时，是一阶惯性环节,阀的频宽大于液压固有频率,5-10,倍时，是比例环节,液压控制系统的基本特性及特点,1,、液压弹簧的概念,假定某瞬间伺服阀处于零位，油液被封闭在活塞腔里，容积分别为,V,10,V,20,压力为,P,10,P,20,且,P,10,=P,20,。由于液体具有压缩性，若存在外负载力,F,，活塞左移，,1,腔容积减小压力增大，,2,腔容积增大压力减小，根据液体体积弹性模量的定义可得：,2,、液压谐振频率的概念,设活塞及负载在总质量是,m,，在没有阻尼的情况下，由于存在两种储能元件（弹性和质量），位能和动能反复转换，系统出现谐振，无阻尼谐振频率为：,液压谐振频率是实际系统所能达到的极限频率。,以上结论是在假定伺服阀处于零位，油液被完全封闭时得到的。当伺服阀阀口打开，处于稳态工况时，不存在液压弹簧及液压弹簧效应。,伺服阀工作时，由于处于高频换向状态，活塞内的油来不及泄露，因而动态时仍存在液压弹簧及液压弹簧效应。所以应把液压弹簧理解为“动态弹簧”。,3,、拉氏变换,如果某时间函数,f(t),的下列积分存在，,式中当,t0,相稳定裕度：,当,L=0,时，,与,-,之差：,=+ 0,为了保证系统有一定的动态品质，一般,可选,45 ,70 , L,为,5dB,10dB,x(t),系统,类型,静差,1,（,t),t,0,1/(1+K),1,0,1/K,2,0,0,6,、系统静差,二、稳定性分析,幅值稳定性裕量,1,结论：,1,、系统的控制精度与开环增益,Kv,有关。,Kv,越大，则控制系统的准确程度越高，响应越快。,2,、系统的快速性和截止频率,Wc (Wc= Kv),有关。,Wc,越大，系统频带越宽。,Wc,近似于闭环系统在,-3dB,时的频率，一般近似分析中都以,Wc,作为系统的频宽指标。,3,、一般情况下，液压缸的固有频率,Wh,往往小于伺服阀的频宽,Wv,，则影响控制系统稳定性和快速性的，主要是,Wh,和,Kv,。,Ap,和,Kq,不能调整，而放大器的,Ka,是可调的，但由于输入到伺服阀的电流不能过大或过小，因此,Ka,调整范围有限。对开环增益起主要作用的就是位置反馈系数,Kf,，当,Kf,过大，将引起系统不稳定。由于,h,一般为,0.10.2,，即谐振峰的幅值约为,814dB,，按斜率,-20dB/dec,计，当,Wh 5Wc,时，幅值相差约,14dB,。所以液压缸的固有频率,Wh,必须大于,Wc,的,5,倍左右。,Ka,F,L,U,i,U,f,Kf,U,i,x,v,V,p,速度控制系统传递函数方块图,3.3,电液速度控制系统,1,、速度控制系统的开环传递函数,速度控制系统波德图,相位裕度已经相当小，穿越频率,-40dB,，系统不稳定；且这是一个,0,型系统，始终存在静态误差，因此系统中必须加入一个积分放大器加以校正。,