液压控制系统试卷A2010答案.doc

南京工程学院 共 4 第1页试题评分标准及其参考答案(A)2010 /2011 学年 第 1 学期 课程所属部门：机械工程学院 课程名称： 液压控制系统 使 用 班 级： 流体071 制作人： 夏庆章 2010/12/28 班级 学号 姓名 题号一二三四五六七八九十总分得分一、基本概念题（本题共5小题,每小题4分,共计20分 ） 1、或称液压动力机构，是由液压放大元件（液压控制元件）和液压执行元件组成。（4分） 2、在机液伺服控制系统中的比较元件（例如舵机系统）要求：1）与指令元件相连（手）2）与被控对象相连（舵机） 3）与放大元件相连（阀芯）。（4分）3、（4分） 4、这种由于阀芯运动引起的液流加速或者减速，从而产生的液流对阀芯的作用力称为瞬态液动力。正阻尼长度如图示（4分）5、压力伺服阀的滑阀两端没有对中平衡弹弹簧，输出压力与输入电流成比例；压力流量伺服阀滑阀两端有对中平衡弹弹簧，输出压力经过反馈通道引入滑阀两端平衡腔，形成负载压力负反馈，这就是上述两种伺服阀的区别。（4分）二、简答题：（本题共3小题，合计为5+5+5=15分）从液压固有频率表达式，可知提高液压固有频率的方法有1）增大液压缸活塞面积Ap；2）减小总压缩容积Vt；3）减小折算到活塞上的总质量mt；提高油液的有效体积弹性模量e。（5分）2、滞后校正的主要作用是：通过提高低频段增益，减小系统稳态误差，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，以保证系统稳定性。（5分）3、液压伺服系统由输入元件、反馈测量元件(传感器)、比较元件、放大转换元件(电液伺服阀)、执行元件(液压缸与液压马达)、控制对象（负载）以及其它（各种校正装置，以及不包含在控制回路内的液压能源装置）构成。（5分）三、推导题：（本题共2小题，共15+10=25分）1、滑阀静态特性方程推导如下。（15分）假设有一个四通滑阀，其中的液流通道可用等效液压桥表示。当阀芯处于中间位置时，由于四个节流窗口都是关闭，故无流量压力输出。当阀芯有一正向位移时（Xv0），则油液将由油源经节流窗口1通往负载，而由负载流回的油液经节流窗口3通回油管路。在稳态工况下有：设供油压力ps，供油流量为qs，负载流量为qL，通往液压缸两边压力各为p1、p2，回油压力为0。液压桥路：pL= p1-p2, qL=q1-q4=q3-q2, qs=q1+q2=q3+q4。由节流口公式可得：q1=Cd1A1（2/（ps-p1），q2=Cd2A2（2/（ps-p2），q3=Cd3A3（2/p2），Q4=Cd4A4（2/p1）。假设节流窗口匹配而且对称有：A1=A3， A2=A4，A1（xv）= A2（-xv），A3（xv）= A4（-xv），Cd1=Cd2=Cd3=Cd4=Cd。（两个图3分，文字说明与假设条件2分，下列5个表达式前3个各1分，后两个7分，合计15分） 2、1）滑阀的流量方程假设阀是零开口四边滑阀，四个节流窗口是匹配对称，供油压力ps恒定，回油压力为零。 （2分）2）液压缸流量连续方程：（3分）3）液压缸和负载的力平衡方程： （3分） （图2分） 南京工程学院试卷 共 4 页 第 2 页南京工程学院试卷 共 4页 第 3页四、回答下列问题：(本题共2小题，共15分) 1、阀的三个系数Kq、Kc和Kp表征阀稳态特性的三个性能参数，Kq阀流量增益直接影响系统的的开环增益因而对系统的稳定性、响应特性和稳态误差有直接影响；Kc阀流量-压力系数直接影响阀控制马达及阀控制液压缸的阻尼比和速度刚性；Kp阀压力增益通常很大，表明液压动力元件起动大惯量或大摩擦负载的能力。（10分）2、系统的稳态误差除了指令输入信号、负载干扰信号引起外，控制系统本身的某些因素，如死区、零漂等也会引起位置误差。（5分）五、分析计算题 (本题共2小题，共25分)1、(本题共10分)Vt=LAp+la=0.009354m，mt=2000+2 Vt=4219.6kg（2分）由系统液压固有频率公式有 h=(47150/4219.60.009354) =126.3（3分）液压阻尼比h=Kc/Ap（7000000002007.83/0.0045）=0.00612（3分）阀控液压缸系统原理如图（2分）。2、(本题共15分)Xv=(L2+L1)/L2*Xi-L1/L2*Xp；(1分)Ki=（L1+L2）/L2；(1分)Kf=L1/L2(1分)开环传递函数：Xp/Xv=KqKf/Ap/S(S/h+Sh/h+1)=Kv/S/h+Sh/h