第讲机电液系统数学模型ppt课件

1、 系统的传送函数：当初始条件为零系统的传送函数：当初始条件为零时，输出、输入及各阶层数为零，此时，输出、输入及各阶层数为零，此时系统输出量与输入量的拉氏变换之时系统输出量与输入量的拉氏变换之比，称为系统的传送函数。比，称为系统的传送函数。 方框图：实践系统的数学模型往往方框图：实践系统的数学模型往往复杂，为简单明确地表示系统中各变复杂，为简单明确地表示系统中各变量之间的相互关系，常采用方框图的量之间的相互关系，常采用方框图的表示方法。表示方法。 串联：串联： 并联：并联： 反响：反响： 方框图的结合：方框图的结合： 挪动系统数学模型：挪动系统数学模型： 转动系统数学模型：转动系统数学模型： 转

2、动惯量、阻尼器和弹簧是转动系统的三个转动惯量、阻尼器和弹簧是转动系统的三个根本元件。根本元件。 电路网络数学模型：电路网络数学模型： 包括无源电路网络和有源电路网络。常用复包括无源电路网络和有源电路网络。常用复阻抗的概念来建立电路系统模型，电阻用阻抗的概念来建立电路系统模型，电阻用R、电感用、电感用Ls，而电容，而电容用用1/Cs表示，这样可以用算子为表示，这样可以用算子为s的代数议程直接替代复杂的微的代数议程直接替代复杂的微分议程，得出电路系统的传送函数。分议程，得出电路系统的传送函数。 拉拉氏氏变变换换得得电路网络数学模型：电路网络数学模型： 包括无源电路网络和有源电路网络。包括无源电路网

3、络和有源电路网络。RCL网络的传送函数为：网络的传送函数为：用复阻抗概念直接建立电路网络数学模型：用复阻抗概念直接建立电路网络数学模型：运算放大器是具有很高放大倍数的电路单元，通常结合反响网络共同组成某种功能模块。运算放大器是具有很高放大倍数的电路单元，通常结合反响网络共同组成某种功能模块。将运算放大器的反向输入端与输出端衔接起来，放将运算放大器的反向输入端与输出端衔接起来，放大器电路就处在负反响组态的情况，此时通常可以大器电路就处在负反响组态的情况，此时通常可以将电路简单地称为闭环放大器。将电路简单地称为闭环放大器。闭环放大器根据输入讯号进入放大器的端点，又可闭环放大器根据输入讯号进入放大器

4、的端点，又可分为反相分为反相inverting放大器与非反相放大器与非反相non-inverting放大器两种。放大器两种。假设这个闭环放大器运用理想的运算放大器，那么由于其开环增益为无限大，所假设这个闭环放大器运用理想的运算放大器，那么由于其开环增益为无限大，所以运算放大器的两输入端为虚接地以运算放大器的两输入端为虚接地virtual ground：输出与输入电压的关系式：输出与输入电压的关系式：Vout = -(Rf / Rin) * Vin用复阻抗概念直接建立电路网络数学模型：用复阻抗概念直接建立电路网络数学模型：运算放大器是具有很高放大倍数的电路单元。运算放大器是具有很高放大倍数的电路

5、单元。在实践电路中，通常结合反响网络共同组成某在实践电路中，通常结合反响网络共同组成某种功能模块。种功能模块。采用复阻抗概念直接建立比例采用复阻抗概念直接建立比例-积分积分PI传送函数：传送函数：比例比例-积分积分PI传送函数：传送函数：0R采用复阻抗概念直接建立比例采用复阻抗概念直接建立比例-微分微分PD传送函数：传送函数：0R1、电枢控制直流电机数学、电枢控制直流电机数学模型：模型：控制电机数学模型：控制电机数学模型：3、直流发电机传送函数：、直流发电机传送函数：4、两相伺服交流电动机传送函数：、两相伺服交流电动机传送函数：两相伺服交流电动机传送函数：两相伺服交流电动机传送函数：数控伺服系

6、统由伺服电机、机械传动、反响传感器及放大器等几个典型环数控伺服系统由伺服电机、机械传动、反响传感器及放大器等几个典型环节组成。节组成。1、直流伺服电机：、直流伺服电机：左面式联立得：左面式联立得：将以上式联立并进展将以上式联立并进展拉氏变换得：拉氏变换得：将以上式联立并进展将以上式联立并进展拉氏变换得：拉氏变换得：2、机械传动链：、机械传动链：一、按进、出阀的通道数划分一、按进、出阀的通道数划分四通阀四通阀(图图2-1a、b、c、d)三通阀三通阀(图图2-1e)二通阀二通阀(图图2-1f)二、按滑阀的任务边数划分二、按滑阀的任务边数划分四边滑阀四边滑阀(图图2-1a、b、c)双边滑阀双边滑阀(

7、图图2-1d、e)单边滑阀单边滑阀(图图2-1f)三、按阀套窗口的外形划分三、按阀套窗口的外形划分矩形、圆形、三角形等多种矩形、圆形、三角形等多种四、按阀芯的凸肩数目划分四、按阀芯的凸肩数目划分二凸肩、三凸肩、四凸肩二凸肩、三凸肩、四凸肩2.1 圆柱滑阀的构外型式及分类圆柱滑阀的构外型式及分类 五、按滑阀的预五、按滑阀的预开口型式划分开口型式划分正开口正开口(负重叠负重叠)、零开口零开口(零重叠零重叠)和和负开口负开口(正重叠正重叠) 滑阀有正开口、零开口、负开口三种。滑阀有正开口、零开口、负开口三种。 正开口正开口 零开口零开口 负开口负开口 正开口、零开口、负开口正开口、零开口、负开口vx

8、AW 滑阀的面积梯度及部分开口，可全周开口、滑阀的面积梯度及部分开口，可全周开口、 开方开方孔孔 、开园孔、开园孔是变化的W开园孔开园孔nLW 展开图展开图开方孔开方孔vdW 全周开口全周开口 三位四通滑阀液压桥路三位四通滑阀液压桥路1234p1p22p1ppL= -psp0FiFR负 载psp1p2Lqq43q1qq2sq4321qs(a) (b) 一、零开口四边阀的压力一、零开口四边阀的压力-流量特性方程流量特性方程/)(2/)(0LSvdLLSvPPWxCQPPPx阀口压差时 x0时时 x0时时 x67 xvmax;2、 xvmax约为约为0.10.5;3、坚持凸肩为锐边，间隙为、坚持凸

9、肩为锐边，间隙为0.3微米。微米。喷嘴喷嘴-挡板阀阀有单喷嘴挡板阀阀有单喷嘴-挡板阀和双喷嘴挡板阀和双喷嘴-挡板阀两种。挡板阀两种。单喷嘴单喷嘴-挡板阀相当于带挡板阀相当于带1个个固定节流孔的正开口三通阀固定节流孔的正开口三通阀双喷嘴双喷嘴-挡板阀相当于带挡板阀相当于带2个个固定节流孔的正开口四通阀固定节流孔的正开口四通阀 一、双喷嘴一、双喷嘴-挡板阀的压力挡板阀的压力-流量特性流量特性4321QQQQQL流量关系)()(),()(04030201xxdAAAdxxdAAAnnn固定节流孔面积为喷孔直径固定节流孔面积各阀口节流面积/)(2/)(2)(/)(2)(/)(2)(2001034101

10、0021PPACPPxxdCQQQPPxxdCPPACQQQSdSndfLSndfSdL隐函数特性方程/)(2)(/)(2/)(2)(/)(210420031021001PPxxdCQPPACQPPxxdCQPPACQSndfSdSndfSd阀口流量方程Q1Q2Q3Q42022012010)1(1)1(12/0 xxPPxxPPPPPQSSSL且令 二、双喷嘴二、双喷嘴-挡板阀的压力特性挡板阀的压力特性xxPPPxxPxxPPxxPxxPPxfPPPSSLSSLSSLL0002020212)21(1)21(1)1(1)1(1)(阀阀vxLP？Q LKpvxLP1/KcLQ00 xPKSP000

11、0000/xPKPxKPPxdCKPdCKSPSqSSndfCSndfq零位压力增益零位压力流量系数零位流量增益 三、双喷嘴三、双喷嘴-挡板阀零位的阀系数挡板阀零位的阀系数SdfffLnSdfLnPxCkxkPdFxPxCPdFF0220228)4()8()4(弹簧刚度双喷嘴挡板阀的液动力液动弹簧力静压力xkPdFfLn)4(21、为防止流量饱和，、为防止流量饱和， x0=dn /16;2、 x0约为约为0.1, d00.5。射流管阀普通用先导级射流管阀普通用先导级作为压力放大器用作为压力放大器用阀系数由实验确定阀系数由实验确定1、射流管阀只需一个喷、射流管阀只需一个喷孔堵塞后孔堵塞后“事故归零；事故归零；2、射流管喷孔较大。、射流管喷孔较大。/maxmaxSvdS