液压伺服第二版0710教学课件：第四章

第4章机液伺服系统本章摘要

由机械反馈装置和液压动力元件所组成的反馈控制系统称为机械液压伺服系统。机液伺服系统主要用来进行位置控制，也可以用来控制其它物理量，如原动机的转速控制等。机液伺服系统与电液伺服系统相比较（1）优点:结构简单，工作可靠，维护方便；（2）缺点：①增益的调整不方便；②机械反馈机构中，由于间隙的存在，将影响系统的性能，即性能不高；③不易实现校正；④响应速度和精度低。在飞机、汽车、工程机械、机床等行业得到广泛应用。4.1机液位置伺服系统内反馈机液位置控制伺服系统（一）、机液位置伺服系统工作原理4.1机液位置伺服系统外反馈机液位置控制伺服系统机液位置伺服系统原理图（二）、系统方块图（1）外反馈机液位置控制伺服系统拉氏变换：（2）阀控液压缸活塞输出位移：系统方框图（三）、系统稳定性分析开环传递函数：式中：Kv为开环放大系数(或开环增益).根据波德图给出稳定性条件：

由图4—3所示的伯德图可以看出，穿越频率近似等于开环放大系数。安际上穿越频率稍大于开环放大系数，而系统的频宽又稍大于穿越频率。所以开环放大系数愈大，系统的响应速度愈快。另外，开环放大系数越大，系统的控制精度也越高。所以要提高系统的响应速度和精度，就要提高开环放大系数，但要受稳定性限制。通常液压伺服系统是欠阻尼的，由于阻尼比小限制了系统的性能。所以提高阻尼比对改善系统性能来说是十分关键的。4.2结构柔度对系统稳定性的影响一、基本方程与传递函数阀的流量方程：流量连续性方程：液压缸活塞受力平衡方程：4.2结构柔度对系统稳定性的影响负载力平衡方程缸体力平衡方程对上述三个力平衡方程简化后得:(在大惯性负载时,忽略mp,mc,Bp,BL)综合推得：联立整理得：综合推得：总传递函数：二、考虑结构柔度的系统稳定性（一）全闭环系统的稳定性假定反馈从负载端取出构成全闭环系统，如图4—6所示。开环系统的伯德图见图4—7曲线，此时系统的稳定条件为，系统的稳定性和频宽受综合谐振频率和综合阻尼比所限制。（二）半闭环系统的稳定性如果反馈从活塞输出端引出构成半闭环系统，其方块图如图4－8所示。此时系统开环传递函数含有2阶微分环节，当谐振频率与综合谐振频率靠的很近时，反谐振二阶微分环节对综合谐振有一个对消作用，使综合谐振峰值减小，如图4—7中曲线5，从而改善了系统的稳定性。总结：半闭环系统的稳定性比全闭环系统的稳定性好得多。但半闭环系统的精度一般来说精度要比全闭环系统低。4.3动压反馈装置液压阻尼比小直接影响到系统的稳定性、响应速度和精度，因此提高阻尼比是十分重要的。动压反馈可以有效地提高阻尼比。常用动压反馈装置：①液阻加空气蓄能器；②液阻加弹簧活塞蓄能器。（一）液阻加空气蓄能器的动压反馈装置（二）液阻加弹簧活塞蓄能器的动压反馈装置液压伺服系统往往是欠阻尼的，液压阻尼比小直接影响到系统的稳定性、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。采用动压反馈可以有效地提高阻尼比，两种常用的动压反馈装置，分别是液阻加空气蓄能器和油气阻尼器，（一）液阻加空气蓄能器的动压反馈装置（1）层流液阻的流量方程：（2）气体的状态方程（等温过程）：求导：压力变化不大时p0≈p：（3）流量连续性方程：即：拉氏变换：对液阻流量方程拉氏变换得：即有：同理：由上面两式相减：因Qd1=-Qd2=Qd：则动力反馈的传递函数为：式中τd时间常数：（二）液阻加弹簧活塞蓄能器的动压反馈装置（1）层流液阻的流量方程：（2）弹簧活塞蓄能器的流量连续性方程：（3）弹簧活塞蓄能器的力平衡方程：由以上三个方程得：拉氏变换：其传递函数为：动压反馈的Bode图：一、基本方程：二、方框图与传递函数：

动压反馈对系统的性能改善：三、传递函数简化液压固有频率：液压阻尼比：附加阻尼比：附加阻尼比的Bode图：1、什么是机液伺服系统？机液伺服系统有什么优缺点?2、为什么常把机液位置伺服系统称作力放大器或助力器?3、为什么机液位置伺服系统的稳定性、响应速度和控制精度由液压动力元件的特性所决定？4、为什么在机液位置伺服系统中，阀流量增益的确定很重要?5、低阻尼对液压伺服系统的动态特性有什么影响?如何提高系统的阻尼，这些方法各有什么优、缺点?6、考虑结构刚度的影响时，如何从