第5章机液伺服系统3报告.ppt

4.1 外反馈机液伺服系统 四、稳定性分析 幅值稳定性裕量 四、稳态负载误差 四、稳态负载误差 动力元件 - Xi 四、稳态负载误差 将s=0代入得 五、速度误差 5.5 动压反馈装置  液压伺服系统往往是欠阻尼得，液压阻尼比小直接影响到的稳定性、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。 可以在液压缸两腔之间设置旁路泄漏通道，或采用正开口滑阀都可以增加系统的阻尼，但增加了功率损失，降低了系统的静刚度。 采用动压反馈可以有效地提高阻尼比，而又避免了上述缺点。因此动压反馈是液压系统中最常用的增加阻尼的方法。 5.5 动压反馈装置 主要内容： 5.3 动压反馈装置 5.3 动压反馈装置 5.5 动压反馈装置 三大基本方程： 5.3 动压反馈装置 5.5 动压反馈装置 下面分析：由液阻和弹簧活塞蓄能器组成的动压反馈装置对伺服系统性能的改善情况。分析液压缸与负载的力平衡方程时，为了说明动压反馈的作用，故假定负载只有惯性力。 一、三大基本方程： 二、方框图与传递函数： 5.5 动压反馈装置 三、传递函数简化 液压固有频率： 液压阻尼比： 注意：阻尼比增加一项： 在稳态情况下：它趋近于零，因对稳态性能不会产生影响。 动态过程中：随着负载压力的变化而产生附加的阻尼作用，而且负载压力变化得越厉害，其阻尼作用越大。 措施：可以使总流量压力系数尽量地小，以便提高系统的静刚度，而系统的稳定性可由动压反馈装置来保证，这就可以同时满足静态特性和动态特性两方面 的要求 附加阻尼比： 5.5 液压转矩放大器 液压转矩放大器结构原理图 1－滑阀 2－螺杆 3－反馈螺母 4－液压马达 液压转矩放大器由步进电机通过加速齿轮驱动，就构成了电液步进马达。 转角与输入的脉冲数成比例； 转速与输入的脉冲频率成比例。 电液步进马达在开环数字程序控制机床中得到广泛应用 5.5 液压转矩放大器 方框图及传递函数 ----输入转角 t ----螺杆导程。 从而可进行稳定性及误差分析 5.5 液压转矩放大器 方框图及传递函数 开环传递函数为 从而可进行稳定性及误差分析 闭环传递函数 5.5 液压转矩放大器 已知液压转矩放大器的参数如下，试进行稳定性校验: 滑阀面积梯度 =0.68×10－2m，流量系数Cd＝0.65，油液密度 880kg/m3， 油液体积弹性模量为6900×105Pa供油压力ps=6.2MPa，反馈螺杆导程为t=0.3×10-2m/r，液压马达排量Dm=4.33×10－6m3/rad，负载惯量Jt=1.37×10-2kg.m2，受压腔总容积Vt=55×10－6m3。 开环传递函数为: 取液压阻尼比为0.3，则液压转矩放大器的开环传递函数为： 可以看出：Kv=40小于 5.5 液压转矩放大器 上图为Matlab编程完成稳定性校验。由Bode图可以看到：增益裕量Gm=11.7dB，相位裕量为83o,通过脉冲响应曲线可看出系统是稳定的， 故判定系统稳定。 小 结 第三章中所讨论的阀控缸，阀控马达及泵控马达等都是开环控制。这一章讲的是在开环动力元件的基础上，加上反馈装置后就组成闭环控制系统。采用机械反馈元件的系统称为机液控制。 分析机液系统时，①首先要分析其工作原理。先必须从实际系统中找出比较元件，弄清比较方式，明确指令信号和被控对象；②然后研究阀、缸（动力元件）的类型，在此基础上就可以建立全部基本方程，由基本方程即可求得系统的传递函数。③有了传递函数，就可以按照制理论分析其静态动态品质。 小 结 机液伺服系统工作可靠。但是，如果设计时各参数选择不好，装配时就不易调整。另外，机械元件有惯性，时间常数较大；机械运动件间总有间隙、摩擦，工作久了总有磨损，这些都会降低系统的精度。 由于液压动力元件的传递函数式是积分环节加振荡环节。因此，可以说机液系统的开环传递函数基本上都是积分加振荡。 比较元件要求： 1）与指令元件相连；2）与被控对象相连；3）与放大元件相连。 小 结 稳态误差 ： 稳态误差与放大元件的输出流量有关，与放大元件在稳态时的输入量 xv 成正比。 1）负载误差与负载FL成正比,与压力增益KP成反比(与总压力流量系数KCe成正比)； 2）速度误差与给定速度V成正比，与速度增益Kv成反比。 因此 ： 1） 要想办法提高压力增益KP，减小阀的零位泄漏； 2） 要想办法在保证稳定的前提下，提高速度增益Kv。 小 结 稳定性 ： 系统稳定性与开环增益Kv有关，与固有频率ωh有关