3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？,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、,1,一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,一般液压闭环控制系统设计阀的频宽与液压固有频率相近时，是二阶,2,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：,液压控制系统的基本特性及特点1、液压弹簧的概念,3,3液压动力元件课件,4,2、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：,2、液压谐振频率的概念,5,3液压动力元件课件,6,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”。,液压谐振频率是实际系统所能达到的极限频率。,7,3、拉氏变换,如果某时间函数f(t)的下列积分存在，,式中当t0时，f(t)=0.便称新的函数F(s)为拉普拉斯变换，或称像函数，f(t)成为原函数。S 成为拉氏变换算子。,3、拉氏变换式中当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5dB10dB,5、稳定裕度,37,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,x(t)1（t)t01/(1+K)101,38,二、稳定性分析,幅值稳定性裕量,1,二、稳定性分析 幅值稳定性裕量 1,39,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。,结论：,40,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。,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,41,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,KaFLUiUfKfUixvVp速度控制系统传递函数方块图,42,1、速度控制系统的开环传递函数,1、速度控制系统的开环传递函数,43,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。,速度控制系统波德图相位裕度已经相当小，穿越频率-40dB，系,44,3液压动力元件课件,45,