第11章 液压伺服系统.ppt

* 第11章 液压伺服系统 §11.1 概述 §11.2 典型的液压伺服控制元件 §11.3 电液伺服阀 §11.4 液压伺服系统实例 返回 §11.1 概述 1.液压伺服系统的工作原理和特点 图11.1是一种进口节流阀式节流调速回路。在这种回路中，调定节流阀的开口量，液压缸就以某一调定速度运动。通过前述分析可知，当负载、油温等参数发生变化时，这种系统将无法保证原有的运动速度，因而其速度精度较低且不能满足连续无级调速的要求。 这里将节流阀的开口大小定义为输入量，将液压缸的运动速度定义为输出量或被调节量。在上述系统中，当负载、油温等参数的变化而引起输出量（液压缸速度）变化时，这个变化并不影响或改变输入量（阀的开口大小），这种输出量不影响输入量的控制系统被称为开环控制系统。开环控制系统不能修正由于外界干扰引起的输出量或被调节量的变化，因此控制精度较低。 图11.1 进口节流阀 式节流调速回路 液压伺服系统的工作原理和特点(2/5) 为了提高系统的控制精度，可以设想节流阀由操作者来调节。在调节过程中，操作者不断地观察液压缸的测速装置所测出的实际速度，并判断实际速度与所要求的速度之间的差别。然后，操作者按这一差别来调节节流阀的开口量，以减少这一差值（偏差）。例如，由于负载增大而使液压缸的速度低于希望值时，操作者就相应地加大节流阀的开口量，从而使液压缸的速度达到希望值。这一调节过程可用图11.2表示。 图11.2 液压缸速度调节过程示意图 由图11.2中可以看出，输出量（液压缸速度）通过操作者的眼、脑和手来影响输入量（节流阀的开口量）。这种反作用被称为反馈。在实际系统中，为了实现自动控制，必须以电器、机械装置来代替人，这就是反馈装置。由于反馈的存在，控制作用形成了一个闭合回路，这种带有反馈装置的自动控制系统，被称为闭环控制系统。图11.3为采用电液伺服阀控制的液压缸速度闭环自动控制系统。这一系统不仅使液压缸速度能任意调节，而且在外界干扰很大（如负载突变）的工况下，仍能使系统的实际输出速度与设定速度十分接近，即具有很高的控制精度和很快的响应性能。 液压伺服系统的工作原理和特点(3/5) 图11.3 阀控油缸闭环控制系统原理图 1－齿条；2－齿轮；3－测速发电机；4－给定电位计；5－放大器；6－电液伺服阀；7－液压缸 上述系统的工作原理如下：在某一稳定状态下，液压缸速度由测速装置测得（齿条1、齿轮2和测速发电机3）并转换为电压uf0。这一电压与给定电位计4输入的电压信号ug0进行比较。其差ue0=ug0-uf0值经积分放大器放大后，以电流i0输入给电液伺服阀6。电液伺服阀按输入电流的大小和方向自动地调节其开口量的大小和移动方向，控制输出油液的流量大小和方向。对应所输入的电流i0，电液伺服阀的开口量稳定地维持在xv0，伺服阀的输出流量为q0，液压缸速度保持为恒值?0。如果由于干扰的存在引起液压缸速度增大，则测速装置的输出电压ufuf0，而使ue=ug0-ufue0，放大器输出电流ii0。电液伺服阀开口量相应减小，使液压缸速度降低，直到?=?0时，调节过程结束。按照同样原理，当输入给定信号电压连续变化时，液压缸速度也随之连续地按同样规律变化，即输出自动跟踪输入。 液压伺服系统的工作原理和特点(4/5) 液压伺服系统的特点如下： （1）反馈。把输出量的一部分或全部按一定方式回送到输入端，并和输入信号进行比较，这就是反馈。在上例中，反馈（测速装置输出）电压和给定（输入信号）电压是异号的，即反馈信号不断地抵消输入信号，这是负反馈。自动控制系统大多数是负反馈。 （2）偏差。要使液压缸输出一定的力和速度，伺服阀必须有一定的开口量，因此输入和输出之间必须有偏差信号。液压缸运动的结果又力图消除这个误差。但在伺服系统工作的任何时刻都不能完全消除这一偏差，伺服系统正是依靠这一偏差信号进行工作的。 （3）放大。执行元件（液压缸）输出的力和功率远远大于输入信号的力和功率，其输出的能量是液压能源供给的。 （4）跟踪。液压缸的输出量完全跟踪输入信号的变化。 液压伺服系统的工作原理和特点(5/5) 2.液压伺服系统的职能方块图和系统的组成环节 图11.4是上述速度伺服系统的职能方框图。图中一个方框表示一个元件，方框中的文字表明该元件的职能。带有箭头的线段表示元件之间的相互作用，即系统中信号的传递方向。职能方框图明确地表示了系统的组成元件、各元件的职能以及系统中各元件的相互作用。因此，