液压伺服与比例控制系统 课件 8.1电液伺服与比例控制系统设计的注意事项与基本步骤

电液控制系统设计电液伺服与比例控制系统一、设计注意事项二、设计基本步骤前言图片源自搜狐网()图片源自美篇(/)作者红尘小狐图片源自搜狐网()图片源自搜狐网(作者李文博)图片源自知乎()作者：致知于行图片源自网优(/)坦克火炮稳定装置电液控制系统原理图前言足式机器人单腿电液控制系统原理图图片源自新浪网(/)图片源自搜狐网(/)一、设计注意事项后期剪辑：章节版，AE包装设计注意事项一系统响应特性16G(s)电流信号负载位移负载速度流量-90°相位滞后流量电流信号负载位移设计注意事项一执行元件特性2“爬行”现象执行元件液压缸液压马达摩擦液压阻尼比液压固有频率注意泄漏尺寸规格

弹性模量等效质量

控制容积摩擦

泄漏

大的固有频率具有

合适的阻尼比极限环振荡位置误差二阶振荡系统图片来自澳托士(/)图片来自恒立液压(/)设计注意事项一控制元件特性3伺服阀控制元件比例阀需选择合适流量规格的以满足系统的速度和可控性要求！！规格过小限制系统速度规格过大可控性变差甚至不稳定注意图片来自穆格(/)图片来自穆格(/)设计注意事项一油源负载特性4油源特性曲线油源压力稳定油源流量充足油源功率最低注意设计时应包络负载所有功率点设计注意事项一检测元件特性5检测元件力传感器位移传感器速度传感器注意分辨率受限产生测量误差测量滞后性影响响应特性1.量程2.信号形式3.安装空间如何选择图片源自北京阿贝克/设计注意事项一系统阻尼特性6系统发热效率降低精度降低电液控制系统的阻尼比(仅为0.1~0.3)很小系统极易产生振荡，设计需要增大阻尼(1)被动阻尼法增加泄漏增加粘性摩擦(2)主动阻尼法能量损耗系统发热系统蠕动极限环振荡动压反馈加速度反馈压力反馈12二、设计基本步骤设计基本步骤二确定设计要求1(1)被控量要求控制位置控制速度控制力图片来自/v_show/id_XNDIxNjQ3MjY5Ng==.html?vertical=1图片源自腾讯视频(/)图片来自网易(/)设计基本步骤二确定设计要求1(2)负载要求负载特性与传递函数若K=0且Bp趋近于0设计基本步骤二确定设计要求1(2)负载要求行程长出力小液压马达行程短出力大液压缸设计基本步骤二确定设计要求1(3)稳快准要求稳定性要求：

超调量(最终稳定)准确性要求：稳态误差快速性要求：调整时间上升时间设计基本步骤二确定设计要求1(3)稳快准要求稳定性要求：

幅值裕度、相角裕度准确性要求：

低频增益快速性要求：

穿越频率、频宽设计基本步骤二控制方案拟定2(1)采用闭环控制还是开环控制闭环控制开环控制抗干扰能力稳定性控制精度对系统参数变化强弱需要考虑无稳定性问题高低不敏感敏感设计基本步骤二控制方案拟定2(2)采用节流控制还是容积控制节流控制容积控制利用节流孔原理利用可变容积原理效率响应速度控制精度系统重量与成本效率低，一般<30%快高重量较轻，成本较低效率高，一般>70%慢较低重量较重，成本较高高功重比高响应能力高效率低控制性能设计基本步骤二控制方案拟定2(3)采用伺服控制还是比例控制伺服控制比例控制伺服阀比例阀频宽达100-200Hz清洁度要求较高高成本反应灵敏频宽达50Hz以上存在中位死区清洁度要求较低低成本图片来自穆格(/)图片来自穆格(/)设计基本步骤二动力元件匹配3(1)工作压力选取21MPa21MPa21-35MPa图片源自美篇(/)作者：红尘小狐图片源自搜狐网()图片源自知乎()作者：致知于行设计基本步骤二动力元件匹配3(2)动力元件计算Ap=3FLmax/2Ps液压固有频率按所需频宽的5~10倍有效面积偏大功率储备偏大各类负载同时存在Ps/3力有效面积偏大阀的流量偏大流量2Ps/3最佳匹配近似计算频率优先最大功率点小缸大阀大缸小阀负载匹配设计基本步骤二动态特性仿真4(1)数学模型建立(2)仿真模型建立设计基本步骤二动态特性仿真4(3)开环增益确定幅值裕度相角裕度求得开环增益开环Bode图设计基本步骤二动态特性仿真4(4)闭环频域分析低频幅值比谐振峰值(表征稳定性)幅频宽-3dB-90°相频宽闭环Bode图设计基本步骤二动态特性仿真4(5)闭环时域分析稳定过程有超调!稳定时间超过50ms!响应情况误差情况无误差!能稳定!设计基本步骤二系统综合校正—位置控制系统5PID校正加速度、速度反馈加速度、速度顺馈设计基本步骤二系统综合校正—速度控制系统5比例积分校正加速度反馈校正设计基本步骤二系统综合校正—力控制系统5结构不变原理双惯性环节总结一、电液控制系统设计注意事项1.系统响应特性2.执行元件特性3.控制元件特性4.油源负载特性5.检测元件特性6.系统阻尼特性总结二、电液控制系统设计基本步骤1.确定设计要求2.控制方案拟定3