电液伺服控制系统的设计汇编

1、电液伺服控制系统的设计组员：电液位置伺服系统介绍电液位置伺服系统介绍 电液位置伺服系统是最基本和最常用的电液位置伺服系统是最基本和最常用的一种液压伺服系统，如机床工作台的位置、一种液压伺服系统，如机床工作台的位置、板带轧机的板厚、带材跑偏控制、飞机和板带轧机的板厚、带材跑偏控制、飞机和船舶的舵机控制、雷达和火炮控制系统以船舶的舵机控制、雷达和火炮控制系统以及振动试验台等。在其它物理量的控制系及振动试验台等。在其它物理量的控制系统中，如速度控制和力控制等系统中，也统中，如速度控制和力控制等系统中，也常有位置控制小回路作为大回路中的一个常有位置控制小回路作为大回路中的一个环节。环节。 电液位置伺服

2、系统主要是电液位置伺服系统主要是用于解决位置用于解决位置跟随的控制问题跟随的控制问题，其根本任务就是通过执，其根本任务就是通过执行机构实现被控量对给定量的及时和准确行机构实现被控量对给定量的及时和准确跟踪，并要具有足够的控制精度。电液伺跟踪，并要具有足够的控制精度。电液伺服系统的动态特性是衡量一套电液伺服系服系统的动态特性是衡量一套电液伺服系统设计及调试水平的重要指标。它由电信统设计及调试水平的重要指标。它由电信号处理装置和若干液压元件组成，元件的号处理装置和若干液压元件组成，元件的动态性能相互影响，相互制约及系统本身动态性能相互影响，相互制约及系统本身所包含的非线性，致使其动态性能复杂。所包

3、含的非线性，致使其动态性能复杂。因此，电液伺服控制系统的设计及仿真受因此，电液伺服控制系统的设计及仿真受到越来越多的重视。到越来越多的重视。 电液位置伺服控制系统以电液位置伺服控制系统以液体作为动液体作为动力传输和控制介质力传输和控制介质，利用电信号进行控制，利用电信号进行控制输入和反馈。只要输入某一规律的输入信输入和反馈。只要输入某一规律的输入信号，执行元件就能启动、快速并准确地复号，执行元件就能启动、快速并准确地复现输入量的变化规律。电液位置伺服控制现输入量的变化规律。电液位置伺服控制系统是最为常见的液压控制系统，实际的系统是最为常见的液压控制系统，实际的伺服系统无论多么复杂，都是由一些基

4、本伺服系统无论多么复杂，都是由一些基本元件组成的。系统的核心是电液伺服阀，元件组成的。系统的核心是电液伺服阀，它的性能直接影响甚至决定整个系统的性它的性能直接影响甚至决定整个系统的性能，功用十分重大。能，功用十分重大。 电液位置伺服控制系统结构图 （1）输入元件：给定控制信号的产生与输入的元）输入元件：给定控制信号的产生与输入的元件。可以是机械、电气或气动式，如电位器、计算件。可以是机械、电气或气动式，如电位器、计算机、靠模等。机、靠模等。 （2）检测反馈元件：检测被控量或中间量，反馈）检测反馈元件：检测被控量或中间量，反馈回输入端。各种传感器。回输入端。各种传感器。 （3）比较元件：将输入与

5、反馈信号进行比较，得）比较元件：将输入与反馈信号进行比较，得出偏差输入信号的元件。出偏差输入信号的元件。 （4）放大、转换、控制元件：将偏差或输入信号）放大、转换、控制元件：将偏差或输入信号放大、转换成液压信号（流量或压力），以控制液放大、转换成液压信号（流量或压力），以控制液压执行元件运动的元件。放大器、阀等压执行元件运动的元件。放大器、阀等 （5）液压执行元件：产生调节动作、加于被控对）液压执行元件：产生调节动作、加于被控对象，实现调节任务的元件。如液压缸、液压马达等。象，实现调节任务的元件。如液压缸、液压马达等。 （6）控制对象：被控制的机械设备或其它体。）控制对象：被控制的机械设备或其

6、它体。 （7）其它：校正装置，不包含在液压回路中的液）其它：校正装置，不包含在液压回路中的液压能源等。压能源等。系统数学模型的建立系统数学模型的建立(式中 k1=1/Ap) 计算得到负载扰动引起的稳态误差为：ess=0.05710-3（m）（1）比例阀线性化流量方程）比例阀线性化流量方程Q L = K q xv K c p L （1）式中式中K q比例阀流量增益；比例阀流量增益；K c 比例阀流量压力比例阀流量压力系数；系数；p L负载压力；负载压力；xv比例阀阀芯位移。比例阀阀芯位移。（2）伺服油缸流量连续性方程）伺服油缸流量连续性方程 Ap 液压缸活塞的有效面积；液压缸活塞的有效面积；x

7、p 活塞的位移；活塞的位移；Ctp-总泄漏系数；总泄漏系数；Vt液压缸进油腔的容积；液压缸进油腔的容积；e系系统的有效体积弹性模量。统的有效体积弹性模量。 （3） 液压缸和负载力平衡方程液压缸和负载力平衡方程 Mt 活塞以及与活塞相联的负载折算到活活塞以及与活塞相联的负载折算到活塞上的总质量；塞上的总质量；B p 活塞和负载的粘性阻活塞和负载的粘性阻尼系数；尼系数；K L 负载的弹簧刚度；负载的弹簧刚度；F L 作作用在活塞上的外负载力。用在活塞上的外负载力。 负载扰动引起的稳态误差小于或等于负载扰动引起的稳态误差小于或等于0.02，则由此确定系统的开环增益为：则由此确定系统的开环增益为： 综

8、上所述，阀控缸的数学模型为：综上所述，阀控缸的数学模型为： 对上式的数学模型进行简化，不考虑干扰对上式的数学模型进行简化，不考虑干扰油缸负载传递函数为：油缸负载传递函数为： （4）伺服比例阀建模伺服比例阀建模位移传感器位移传感器可以将系统伺服比例阀省略分析控制系统可以将系统伺服比例阀省略分析控制系统： 系统的Bode图 系统的阶跃响应曲线从上两幅图中可以看出，系统的幅值裕度从上两幅图中可以看出，系统的幅值裕度与相角稳定裕度均为负值，阶跃响应曲线与相角稳定裕度均为负值，阶跃响应曲线为发散振荡，说明系统是不稳定的，必须为发散振荡，说明系统是不稳定的，必须校正。校正。降解分析降解分析根轨迹根轨迹 MATLAB 仿真图参考文献参考文献 1 孙衍石，靳宝全