阀控液压马达速度伺服系统仿真分析

磁流变阀控液压缸系统性能分析

2017年7月第45卷第13期机床与液压MACHINE TOOL &HYDRAULICS Jul．2017Vol．45No．13DOI :10.3969/j．issn．1001-3881．2017．13．006 收稿日期:2016-04-12 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51475165,11462004);江西省自然科学基金资助项目(20151BAB206035);江西省 主要学科学术和技术带头人资助计划项目(20162BCB22019);江西省创新驱动5511科技创新人才项目(20165BCB18011)作者简介:胡国良(1973 ),男,博士,教授,主要从事流体传动及控制二磁流变智能器件及结构等方面的研究与教学工 作三E -mail:glhu2006@163．com三磁流变阀控液压缸系统性能分析 胡国良,钟芳 (华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室,江西南昌330013) 摘要:磁流变液作为智能流体,在磁场的作用下可在毫秒时间内实现从液体到固体之间的转换,且这种转换是可逆的,而磁场的大小又可通过电流的大小来控制,具有可控性三利用磁流变液这种特性,设计了一种由4个磁流变阀代替传统液压阀组成的磁流变阀控液压缸系统,这种结构类似于惠斯通电桥,通过介绍其结构特点和工作原理,分析系统工作效率及执行器效率,推导出磁流变阀组的工作效率,建立该结构的数学模型,并通过仿真对其进行理论分析三仿真结果表明磁流变阀控液压缸系统性能与无名义参数δ和μ有关;当通过磁流变阀的电流增大时,无名义阻尼间隙厚度δ增大,系统驱动力F 增大,效率也增大;而当黏度比μ越小,系统性能越好,效率越高三 关键词:磁流变液;磁流变阀控液压缸;惠斯通电桥;数学模型 中图分类号:TH137．5一一文献标志码:A一一文章编号:1001-3881(2017)13-023-4 Performance Analysis of MR Valve Controlled Hydraulic Cylinder System HU Guoliang,ZHONG Fang (Key Laboratory of Conveyance and Equipment,Ministry of Education,East China Jiaotong University,Nanchang Jiangxi 330013,China)Abstract :Magnetorheological fluid (MRF),as a smart fluid,can be transformed from liquid state to solid state in several milli-second by applying magnetic fields,and the transformation is reversible,then the size of magnetic field can be controlled smoothly via changing the applied current,which is controllable.Based on the characteristic of MRF,a novel magnetorheological (MR)valve con-trolled hydraulic cylinder system which used four MR valves in place of conventional mechanical valves is designed.This structure was similar to that of the Wheatstone bridge,its structure characteristics and work principle were introduced,the working efficiency of the system was deduced and the efficiency of the actuator was derived,the working efficiency of MR valve set was deduced,the mathematic model of its structure was established and theoretical analysis was carried out by simulatuion.The simulation results show that the per-formance of a MR valve controlled hydraulic cylinder system is related to nondimensional parameters,namely δand μ.On increasing the current to MRV,nondimensional plug thickness δwill increase as well as driving force F ,this caused an increase in the efficiency.While the performance and efficiency of system become better with decreasing of viscosity ratio μ.Keywords :MRF;MR valve controlled hydraulic cylinder;Wheatstone bridge;Mathematic model 0一前言 鉴于磁流变液的可控和可逆等流变特性,其在液 压控制领域越来越受到关注,应用范围也逐步扩大三 液压控制系统也逐步朝着智能化二小型化二经济化和 可靠性高等方向发展,作为系统的核心控制元件,传 统的液压阀中零部件需有相对运动,从而导致其结构 复杂,加工精度高,且会有磨损易使液压油产生泄 露等问题,致使系统工作效率的降低,可靠性差三 而磁流变阀由于磁流变液的磁流变特性没有相对运 动的零部件,减少了结构的复杂性,解决了因摩擦 而引起的泄漏等问题,克服了传统液压控制阀的诸多不足之处[1]三因此,关于磁流变阀的研究逐步受到重视三马来西亚的SSLLOOM 等人[2]利用磁流变阀构成换向阀结构,对4个磁流变阀电流的有无进行控制,实现12种工作状态三内达华大学AYDAR 等人[3]提出一种含有永磁体及电磁线圈的磁流变阀结构,与液压缸构成阻尼器,实现零电流下的阻尼力输出,同时利用有限元技术分析了不同电流下的阻尼性能三日本东京工业大学的YOSHIDA 等人[4]提出一种新颖的磁流变阀集成缸,该气缸结构简单,成本低,冲程长,有高输出力可驱动机械系统三浙江工业职业技术学院万方数据

液压控制系统(王春行编)课后题答案

第二章 思考题 1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？ 答：因为液压控制阀将输入的机械信号（位移）转换为液压信号（压力、流量）输出，并进行功率放大，移动阀芯所需要的信号功率很小，而系统的输出功率却可以很大。 2、什么是理想滑阀？什么是实际滑阀？ 答： 理想滑阀是指径向间隙为零，工作边锐利的滑阀。 实际滑阀是指有径向间隙，同时阀口工作边也不可避免地存在小圆角的滑阀。 4、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么？ 答：阀的工作点是指压力-流量曲线上的点，即稳态情况下，负载压力为p L ，阀位移x V 时，阀的负载流量为q L 的位置。 零位工作点的条件是 q =p =x =0L L V 。 5、在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差时，应如何选定阀的系数？为什么？ 答：流量增益q q = x L V K ??，为放大倍数，直接影响系统的开环增益。 流量-压力系数c q =- p L L K ??，直接影响阀控执行元件的阻尼比和速度刚度。 压力增益p p = x L V K ??，表示阀控执行元件组合启动大惯量或大摩擦力负载的能力 当各系数增大时对系统的影响如下表所示。 7、径向间隙对零开口滑阀的静态特性有什么影响？为什么要研究实际零开口滑阀的泄漏特性？ 答：理想零开口滑阀c0=0K ，p0=K ∞，而实际零开口滑阀由于径向间隙的影响，存在泄漏 流量2c c0r = 32W K πμ ，p0c K ，两者相差很大。

理想零开口滑阀实际零开口滑阀因有径向间隙和工作边的小圆角，存在泄漏，泄漏特性决定了阀的性能，用泄漏流量曲线可以度量阀芯在中位时的液压功率损失大小，用中位泄漏流量曲线来判断阀的加工配合质量。 8、理想零开口阀具有线性流量增益，性能比较好，应用最广泛，但加工困难；因为实际阀总存在径向间隙和工作边圆角的影响。 9、什么是稳态液动力？什么是瞬态液动力？ 答：稳态液动力是指，在阀口开度一定的稳定流动情况下，液流对阀芯的反作用力。 瞬态液动力是指，在阀芯运动过程中，阀开口量变化使通过阀口的流量发生变化，引起阀腔内液流速度随时间变化，其动量变化对阀芯产生的反作用力。 习题 1、有一零开口全周通油的四边滑阀，其直径-3 d=810m ?，径向间隙-6c r =510m ?，供油压力5s p =7010a P ?，采用10号航空液压油在40C 。 工作，流量系数d C =0.62，求阀的零位 系数。 解：零开口四边滑阀的零位系数为： 零位流量增益 q0d K C =零位流量-压力系数 2c c0r 32W K πμ = 零位压力增益 p0c K = 将数据代入得 2q0 1.4m s K = 123c0 4.410m s a K P -=?? 11p0 3.1710a m K P =? 2、已知一正开口量-3 =0.0510m U ?的四边滑阀，在供油压力5s p =7010a P ?下测得零位泄 露流量c q =5min L ，求阀的三个零位系数。 解：正开口四边滑阀的零位系数为： 零位流量增益 c q0q K U = 零位流量-压力系数 c c0s q 2p K =

阀控液压马达速度伺服系统仿真分析资料报告

阀控液压马达速度伺服系统仿真分析 引言 阀控液压马达速度伺服系统的负载具有较大的惯性和很小的阻尼，其传递函数常可近似由一对实部为零的极点组成，并有很低的动态响应，由于负载处在系统的闭环之中，所以它对阀控液压马达的动态品质有很大的影响。此外，系统的负载常是可变的，系统设计只能针对一种特定负载，负载一旦改变，系统的动态品质就会变坏，有时甚至失去稳定性，严重的影响了伺服系统的跟踪性能。本文主要针对干扰力矩对系统的影响，利用结构不变性原理，消除干扰力矩对系统的影响，同时利用PID 控制理论来提高系统的动态性能。 1 阀控液压马达速度伺服系统模型建立 阀控液压马达速度伺服系统的结构如图1所示。 液压马达的力矩方程为： f m m s l m T G s C J P +++=θ)(D （1） 负载流量方程为： l e m m l tm l sP V s D P C βθ4Q +== （2）

伺服阀的线性流量方程为： L p x l P K x k Q -= （3） 电液伺服阀近似看成二阶振荡环节： 1 22^2^)()(++= s S K s i s x sv sv sv sv v ωξω （4） 伺服放大器输出电流ΔI 与输入电压Ue 近似成正比，其传递函数可用伺服放大器增益Ka 表示： 错误!未指定书签。 但通常的速度控制系统采用积分放大器，对原系统加以校正才能稳定工作。校正后的积分放大器增益Ka 表示为： 测速机速度传感器（测速机）的数学模型为： 错误!未指定书签。 在上述公式中：v x 为电液伺服阀阀芯位移；i 为电液伺服阀输入电流；v sv k s sv ωξ、、分别为电液伺服阀的增益、阻尼系数和固有频率；m D 为马达排量；L Q 为马达的负载流量； x K 为流量增益系数；p K 为流量一压力系数；只为供油压力；s P 为负 载压力；m θ为马达转速；e β为从油液有效体积弹性模数；V 为马达的总容积；J 为折算到马达输出轴上的转动惯量；f T 为外干扰力矩； tm C 为马达泄露系数；m C 为粘性阻尼系数；G 为扭簧梯度。Ue 为积分 放大器额定电压，；Ka 为积分放大器增益。错误!未指定书签。为传感器电压；错误!未指定书签。为速度传感器增益。

阀控马达控制系统仿真

1.应用背景 在海上风机吊装工程中，经常需要进行速度控制，如原动机调速、吊臂垂直及回转装置的速度控制等。在该项目的工程设计及应用当中的电液位置伺服系统也经常采用速度局部反馈回路来提高系统的刚度和减小伺服阀等参数变化的影响，提高系统的精度。 电液速度控制系统按控制方式可分为：阀控液压马达速度控制系统和泵空液压马达速度控制系统。阀控液压马达系统一般用于小功率系统，而泵控马达系统一般用于大功率系统。在本次的实验中，主要针对阀控马达速动控制系统的校正前后变化，通过MATLAB的simulink对其进行仿真比较分析。 2.电液速度控制系统原理 首先给出阀控液压马达速度控制系统的实际物理模型： 如图１所示，该系统由伺服放大器、电液伺服阀、液压马达、测速电动机等组成。测速电机轴与负载机轴相联，用于检测负载轴的速度，检测到的速度信号与指令信号差（误差信号）经伺服放大器进行功率放大，产生的电流用来控制电液伺服阀的阀芯位置，电液伺服阀输出压力油驱动液压马达及负载旋转。 根据所建立的物理模型，可以建立相对应的闭环控制系统原理的方框图：

图2 阀控马达速度控制系统方框图 3.系统各环节数学模型 3.1伺服放大器 伺服放大器输出电流ΔI与输入电压Ue近似成正比，其传递函数可用伺服放大器增益Ka表示： （1） 但通常的速度控制系统采用积分放大器，对原系统加以校正才能稳定工作。校正后的积分放大器增益Ka表示为： （2） 式中：Ue为积分放大器额定电压，V； Ka为积分放大器增益，A/V。 3.2伺服阀 伺服阀的流量增益为： (3) 式中：为伺服阀流量增益，m 3/(s*A)； 为伺服阀空载流量，m3/s; 为伺服阀额定电流，A。 伺服阀传递函数为：

伺服电机控制速度运行规划图

伺服电机控制速度运行规划图 1、这个图是伺服电机位置控制速度运行规划图，图上每一个点的高度表示这个时刻电机的运行速度； 2、这个图不是运动控制轨迹图； 3、这个伺服电机位置控制速度图说明位置控制过程，伺服电机由启动、加速、匀速、减速、停车几个运行速度部分，完成一个位置控制过程。 4、伺服电机的一个位置控制过程，有上电启动到停车，是一个连续转动的过程，不是脉冲步进进式前进的，编码器的反馈脉冲只是记录了运转过程电机的速度和角位移；： 5、伺服电机的启动指令、加速指令、减速指令、停车指令，是PLC计数器、比较器运算得出的； 6、例如：指令脉冲数-编码器反馈脉冲数/电子齿轮比=0 ，PLC输出端输出停车指令，变频调速机构完成制动停车！ 7、所以大家不要认为，PLC发脉冲电机转，不发就不转，发得快就转得快，发的慢就转的慢，好像PLC发脉冲控制着电机转动；

8、伺服电机的速度v单位是：指令脉冲数/秒，或者是：编码器反馈脉冲数/电子齿轮比·秒； 9、速度曲线图所围的面积=指令脉冲数=编码器反馈脉冲数/电子齿轮比； 10、伺服电机速度的上限可以这样计算，电机速度的上限（r/s）×周指令脉冲数=PLC计数脉冲额定频率； 11、伺服电机速度的上限可以这样计算，电机速度的上限（r/s）=PLC计数脉冲额定频率×电子齿轮比/编码器解析度；

12、伺服电机运行速度可以设定，必须小于上限速度，即电机速度（r/s）＜PLC计数脉冲额定频率/周指令脉冲数； 13、伺服电机速度不设定，也可以默认为电子齿轮比、编码器解析度、PLC计数脉冲额定频率确定的上限速度； 14、减速曲线下方三角形的面积=减速位置； 15、 t3 - t2 为减速时间； 16、加、减速时间的设定和变频器一样；

液压控制系统王春行版课后题答案模板

液压控制系统王春行版课后题答案

第二章 思考题 1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？ 答：因为液压控制阀将输入的机械信号（位移）转换为液压信号（压力、流量）输出，并进行功率放大，移动阀芯所需要的信号功率很小，而系统的输出功率却能够很大。 2、什么是理想滑阀？什么是实际滑阀？ 答：理想滑阀是指径向间隙为零，工作边锐利的滑阀。 实际滑阀是指有径向间隙，同时阀口工作边也不可避免地存在小圆角的滑阀。 4、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么？ 答：阀的工作点是指压力-流量曲线上的点，即稳态情况下，负载 压力为p L ，阀位移x V 时，阀的负载流量为q L 的位置。 零位工作点的条件是q=p=x=0 L L V 。 5、在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差时，应如何选定阀的系数？为什么？ 答：流量增益 q q = x L V K ? ? ，为放大倍数，直接影响系统的开环增益。 流量-压力系数 c q =- p L L K ? ? ，直接影响阀控执行元件的阻尼比和 速度刚度。 压力增益 p p = x L V K ? ? ，表示阀控执行元件组合启动大惯量或大摩 擦力负载的能力

当各系数增大时对系统的影响如下表所示。 7、径向间隙对零开口滑阀的静态特性有什么影响？为什么要研究实际零开口滑阀的泄漏特性？ 答：理想零开口滑阀c0=0K ，p0=K ∞，而实际零开口滑阀由于径向间隙的影响，存在泄漏流量2c c0r =32W K πμ ，p0c K ，两者相差 很大。 理想零开口滑阀实际零开口滑阀因有径向间隙和工作边的小圆角，存在泄漏，泄漏特性决定了阀的性能，用泄漏流量曲线能够度量阀芯在中位时的液压功率损失大小，用中位泄漏流量曲线来判断阀的加工配合质量。 9、什么是稳态液动力？什么是瞬态液动力？ 答：稳态液动力是指，在阀口开度一定的稳定流动情况下，液流对阀芯的反作用力。 瞬态液动力是指，在阀芯运动过程中，阀开口量变化使经过阀口的流量发生变化，引起阀腔内液流速度随时间变化，其动量变化对阀芯产生的反作用力。

伺服电机的三种控制方式

选购要点：伺服电机的三种控制方式 伺服电机速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的，位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求以及满足何种运动功能来选择。接下来，松文机电为大家带来伺服电机的三种控制方式。 如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。 如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。 就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。 对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢（比如PLC，或低端运动控制器），就用位置方式控制。如果控制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率（比如大部分中高端运动控制器）；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用控制器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。 一般说驱动器控制的好不好，每个厂家的都说自己做的最好，但是现在有个比较直观的比较方式，叫响应带宽。当转矩控制或者速度控制时，通过脉冲发生器给他一个方波信号，使电机不断的正转、反转，不断的调高频率，示波器上显示的是个扫频信号，当包络线的顶点到达最高值的70.7%时，表示已经失步，此时的频率的高低，就能显示出谁的产品牛了，一般的电流环能作到1000Hz以上，而速度环只能作到几十赫兹。 换一种比较专业的说法： 1、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10V对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm：如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转（通常在有重力负载情况下产生）。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。 应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。 2、位置控制：位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。

液压控制系统王春行版课后题答案

液压控制系统王春行版 课后题答案 Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】

第二章 思考题 1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件 答：因为液压控制阀将输入的机械信号（位移）转换为液压信号（压力、流量）输出，并进行功率放大，移动阀芯所需要的信号功率很小，而系统的输出功率却可以很大。 2、什么是理想滑阀什么是实际滑阀 答：理想滑阀是指径向间隙为零，工作边锐利的滑阀。 实际滑阀是指有径向间隙，同时阀口工作边也不可避免地存在小圆角的滑阀。 4、什么叫阀的工作点零位工作点的条件是什么 答：阀的工作点是指压力-流量曲线上的点，即稳态情况下，负载压力为p L ， 阀位移x V 时，阀的负载流量为q L 的位置。 零位工作点的条件是q=p=x=0 L L V 。 5、在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差时，应如何选定阀的系数为什么 答：流量增益 q q = x L V K ? ? ，为放大倍数，直接影响系统的开环增益。 流量-压力系数 c q =- p L L K ? ? ，直接影响阀控执行元件的阻尼比和速度刚度。 压力增益 p p = x L V K ? ? ，表示阀控执行元件组合启动大惯量或大摩擦力负载的 能力 当各系数增大时对系统的影响如下表所示。 7、径向间隙对零开口滑阀的静态特性有什么影响为什么要研究实际零开口滑阀的泄漏特性

答：理想零开口滑阀c0=0K ，p0=K ∞，而实际零开口滑阀由于径向间隙的影 响，存在泄漏流量2c c0r = 32W K πμ ，p0c =K ，两者相差很大。 理想零开口滑阀实际零开口滑阀因有径向间隙和工作边的小圆角，存在泄漏，泄漏特性决定了阀的性能，用泄漏流量曲线可以度量阀芯在中位时的液压功率损失大小，用中位泄漏流量曲线来判断阀的加工配合质量。 9、什么是稳态液动力什么是瞬态液动力 答：稳态液动力是指，在阀口开度一定的稳定流动情况下，液流对阀芯的反作用力。 瞬态液动力是指，在阀芯运动过程中，阀开口量变化使通过阀口的流量发生变化，引起阀腔内液流速度随时间变化，其动量变化对阀芯产生的反作用力。 习题 1、有一零开口全周通油的四边滑阀，其直径-3d=810m ?，径向间隙 -6c r =510m ?，供油压力5s p =7010a P ?，采用10号航空液压油在40C 。工作，流 量系数d C =0.62，求阀的零位系数。 解：零开口四边滑阀的零位系数为： 零位流量增益 q0d K C =零位流量-压力系数 2c c0r 32W K πμ = 零位压力增益 p0c K = 将数据代入得 2q0 1.4m s K = 123c0 4.410m s a K P -=?? 11p0 3.1710a m K P =?

阀控缸位置伺服系统

河南科技大学 课程设计说明书 课程名称专业课程设计 题目阀控缸位置伺服系统设计与分析 学院农业工程学院 班级农电111 学生姓名王银肖 指导教师岳菊梅 日期 2015年4月3日

专业课程设计任务书 班级：农电111 姓名：王银肖学号： 111403010124 设计题目：阀控缸位置伺服系统设计与分析 一、设计目的 熟悉专业课程设计的相关规程、规定，了解控制系统设计数学模型的基本建立方法和相关算法的计算机模拟，熟悉相关计算的内容，巩固已学习的相关专业课程内容，学习撰写工程设计说明书，对控制系统相关状态进行模拟，对控制系统设计相关参数计算机计算设计有初步的认识。 二、设计内容 阀控缸位置伺服系统原理如下图所示。 三、设计要求： 1. 指出并分析电液位置控制系统的基本组成和特点。 2. 分析电液伺服阀的主要特性与其参数。 3. 电液伺服阀的选则与使用。 4. 设计电液阀伺服系统并画出仿真图。 四、设计时间安排 查找相关资料（2天）、确定总体方案，进行必要的计算。（1天）、对电力系统相关状态进行模拟，计算相关参数，（2天）、使用（MATLAB）等相关软件进行控制系统设计与仿真（2天）、撰写设计报告（2天）和答辩（1天）。 五、主要参考文献 [1] 易孟林，曹树平，刘银水.电液控制技术[M].武汉:华中科技大学出版社,2010. [2] 王正林，王盛开，陈国顺. MATALAB与控制系统仿真[M].北京:电子工业出版社.2005. [3] 刘超.MATALAB基础与实践教程[M],北京:机械工业出版社.2011. 指导教师签字：年月日

第一章电液位置控制系统 (1) §1.1液压控制系统概论 (1) §1.2电液控制系统的基本组成及特点 (3) 第二章电液伺服阀的特性与主要性能参数 (6) §2.1 静态特性 (6) §2.1.1 负载流量特性 (6) §2.1.2 空载流量特性 (7) §2.1.3 压力特性 (9) §2.1.4 内泄漏特性 (10) 第三章电液伺服阀的选择与使用 (11) §3.1电液伺服阀的选择的一般原则 (11) §3.2 电液伺服规格的确定 (12) 第四章阀控缸位置伺服系统的的设计及MATLAB仿真 (14) §4.1 电液比例阀控缸位置伺服系统建模设计 (14) §4.1.1阀控缸模型设计及分析 (14) §4.1.2仿真调试图 (14) 总结 (18) 参考文献 (19)

伺服电机原理及选型规则

伺服电机原理及选型规则
2011-8-4 8:00:00 来源：
［摘要］：是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装 置。伺服电机是可以连续旋转的电－机械转换器。作为液压阀控制器的伺服电机，属 于功率很小的微特电机，以永磁式直流伺服电机和并激式直流伺服电机最为常用。 ［关键词］：伺服系统 发动机 马达 变速装置 伺服电机 什么是伺服电机？ 伺服电机：是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装 置。伺服电机是可以连续旋转的电－机械转换器。作为液压阀控制器的伺服电机，属 于功率很小的微特电机，以永磁式直流伺服电机和并激式直流伺服电机最为常用。 伺服电机的作用：伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确。 伺服电机的分类：直流伺服电机和交流伺服电机。 直流伺服电机的输出转速与输入电压成正比，并能实现正反向速度控制。具有起动转 矩大，调速范围宽，机械特性和调节特性的线性度好，控制方便等优点，但换向电刷 的磨损和易产生火花会影响其使用寿命。 近年来出现的无刷直流伺服电机避免了电刷 摩擦和换向干扰， 因此灵敏度高， 死区小， 噪声低， 寿命长， 对周围电子设备干扰小。 直流伺服电机的输出转速/输入电压的传递函数可近似视为一阶迟后环节，其机 电时间常数一般大约在十几毫秒到几十毫秒之间。而某些低惯量直流伺服电机（如空 心杯转子型、印刷绕组型、无槽型）的时间常数仅为几毫秒到二十毫秒。 小功率规格的直流伺服电机的额定转速在 3000r/min 以上，甚至大于 10000r/min。因此作为液压阀的控制器需配用高速比的减速器。而直流力矩伺服电机 （即低速直流伺服电机）可在几十转/分的低速下，甚至在长期堵转的条件下工作， 故可直接驱动被控件而不需减速。 直流伺服电机分为有刷和无刷电机。 有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护， 但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感 的普通工业和民用场合。 无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩 稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换 相。 电机免维护， 效率很高， 运行温度低， 电磁辐射很小， 长寿命， 可用于各种环境。 交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同 步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着 功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。 交流伺服电机的工作原理 伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的 U/V/W 三相电形成电磁场，转子 在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈 值与目标值进行比较， 调整转子转动的角度。 伺服电机的精度决定于编码器的精度 （线

液压控制系统王春行版课后题答案

第 二章 思考题 1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？ 答：因为液压控制阀将输入的机械信号（位移）转换为液压信号（压力、流量）输出，并进行功率放大，移动阀芯所需要的信号功率很小，而系统的输出功率却可以很大。 2、什么是理想滑阀？什么是实际滑阀？ 答： 理想滑阀是指径向间隙为零，工作边锐利的滑阀。 实际滑阀是指有径向间隙，同时阀口工作边也不可避免地存在小圆角的滑阀。 4、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么？ 答：阀的工作点是指压力-流量曲线上的点，即稳态情况下，负载压力为p L ，阀位移x V 时，阀的负载流量为q L 的位置。 零位工作点的条件是 q =p =x =0L L V 。 5、在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差时，应如何选定阀的系数？为什么？ 答：流量增益q q = x L V K ??，为放大倍数，直接影响系统的开环增益。 流量-压力系数c q =- p L L K ??，直接影响阀控执行元件的阻尼比和速度刚度。 压力增益p p = x L V K ??，表示阀控执行元件组合启动大惯量或大摩擦力负载的能力 当各系数增大时对系统的影响如下表所示。 7、径向间隙对零开口滑阀的静态特性有什么影响？为什么要研究实际零开口滑阀的泄漏特性？ 答：理想零开口滑阀c0=0K ，p0=K ∞，而实际零开口滑阀由于径向间隙的影响，存在泄漏流量 2c c0r = 32W K πμ ，p0c = K ，两者相差很大。 理想零开口滑阀实际零开口滑阀因有径向间隙和工作边的小圆角，存在泄漏，泄漏特性决定了阀的性能，用泄漏流量曲线可以度量阀芯在中位时的液压功率损失大小，用中位泄漏流量曲线来判断阀的加工配合质量。 9、什么是稳态液动力？什么是瞬态液动力？ 答：稳态液动力是指，在阀口开度一定的稳定流动情况下，液流对阀芯的反作用力。 瞬态液动力是指，在阀芯运动过程中，阀开口量变化使通过阀口的流量发生变化，引起阀腔内液流速度随时间变化，其动量变化对阀芯产生的反作用力。

伺服电机转速控制

伺服电机转速的PLC控制 [摘要]利用西门子PLC输出的模拟量、伺服控制器完成了对伺服电机转速精准的控制。提高了系统控制的可靠性和精确度。满足了工业现场的需要。 [关键词]伺服系统；PLC；模拟量 1.引言 伺服电机在自动控制系统中用作执行元件，它将接收到的控制信号转换为轴的角位移或角速度输出。通常的控制方式有三种： ①通讯方式，利用RS232或RS485方式与上位机进行通讯，实现控制； ②模拟量控制方式，利用模拟量的大小和极性来控制电机的转速和方向； ③差分信号控制方式，利用差分信号的频率来控制电机速度。 简单、方便的实现对伺服电机转速的精确控制是工业控制领域内的一个期望目标，本文主要研究如何利用PLC输出的模拟量实现对伺服电机的速度较为精准的控制。 2.控制系统电路 控制装置选用西门子S7-200系列PLC CPU224XPCN，这种型号的PLC除了带有输入输出点外。还有1个模拟量输入点和1个模拟量输出点，这一型号PLC所具有的模拟量模块，能够满足控制伺服电机的需要。触摸屏选用西门子触摸屏，型号为TP177B。 具体控制方案如图l所示，触摸屏是人机对话接口，最初的指令信息要从这里输入。输入的信息通过通讯端口传送到PLC。经运算后，PLC输出模拟量，并连接到伺服控制器的模拟量输入端口。伺服控制器对接收到的模拟量进行内部运算，而后驱动伺服电机达到相应的转速。伺服电机通过测速元件将转速信息反馈到伺服控制器，形成闭环系统，实现转速稳定的效果。 图1 控制方案 方案中的伺服电机，设计工作转速范围为500～6000RPM，精度要求为±3RPM。 3.控制过程 在触摸屏中设置一个对话框，可输入4位数值，然后将此对话框中的数据属性设置成对应PLC中的整形变量数据(如VW310)。目的是当在对话框中输人数值后，电机就能够达到与该 数值相同的速度。 PLC输出的模拟量是0～10V，对应的整形数据是0～32000；而伺服电机的输入模拟量是0～l0V。对应的转速是0-6500 RPM。由于这些数值都是理论上的，并且最终希望得到的还是输

伺服系统的速度控制模式运行

伺服系统的速度控制模式运行 2010-01-03 19:52 一、实训目的： 伺服控制系统的功能很广，有速度控制模式，转矩控制模式，位置控制模式以及这三种模式的组合模式，本项目练习速度控制模式，通过实训理解速度控制模式下的伺服电机的运行特点。 二、实训任务。 在速度控制模式下，能完成7段调速以及电位器调速。 三、相关知识。 1、理解伺服电机和伺服驱动器的控制原理。 2、理解伺服驱动器的参数设置要求，和每调参数对系统运行情况的影响。 3、速度控制模式的使用场合。以及速度控制模式的特点。 四、实训设备。 由伺服驱动器MR-J2S-10A、伺服电机HC-MFS13B、DC24V电源、接触器、中间继电器、按钮等组成的实训板。万用表、螺丝刀等。 五、实训步骤。 1、画出控制系统的原理图并接线。 （1）系统控制主电路（如图2-1）。 (2)系统控制回路(如图2-2). 2.设置参数. 首先将设置参数 NO.19=000E,然后再设置下表2-1中的参数，设置完毕后，把系统断电，重新启动，则参数有效。 表2-1 速度控制模式要设置的参数

NO.11 加速时间常数0 1000 1000ms NO.12 减速时间常数0 1000 1000ms NO.25 模拟量速度指令 最大速度0 4000 模拟量输入为10V时对 应速度是4000r/min NO.41 用于设定SON、 LSP、LSN的自动 置ON 0000 0111 SON、LSP、LSN内部自动 置ON. NO.43 输入信号选择2 0111 0AA1 在速度模式、转矩模式 下把CN1B-5改成SP3 NO.72 内部速度4 200 2000 速度是2000r/min NO.73 内部速度5 300 3000 速度是3000r/min NO.74 内部速度6 500 2500 速度是2500r/min NO.75 内部速度7 800 1800 速度是1800r/min 图2-1 系统控制主电路

伺服电机的PLC控制

伺服电机的PLC控制方法 以我司KSDG系列伺服驱动器为例，介绍PLC控制伺服电机的方法。 伺服电机有三种控制模式：速度控制，位置控制，转矩控制{由伺服电机驱动器的Pr02参数与32(C-MODE)端子状态选择}，本文简要介绍位置模式的控制方法 一、按照伺服电机驱动器说明书上的"位置控制模式控制信号接线图"连接导线3(PULS1)， 4(PULS2)为脉冲信号端子，PULS1连接直流电源正极(24V电源需串连2K左右的电阻),PULS2连接控制器(如PLC的输出端子)。5(SIGN1)，6(SIGN2)为控制方向信号端子，SIGN1连接直流电源正极(24V电源需串连2K左右的电阻),SIGN2连接控制器(如PLC的输出端子)。当此端子接收信号变化时，伺服电机的运转方向改变。实际运转方向由伺服电机驱动器的P41，P42这两个参数控制。7(com+)与外接24V直流电源的正极相连。29(SRV-0N),伺服使能信号，此端子与外接24V 直流电源的负极相连，则伺服电机进入使能状态，通俗地讲就是伺服电机已经准备好，接收脉冲即可以运转。上面所述的六根线连接完毕(电源、编码器、电机线当然不能忘)，伺服电机即可根据控制器发出的脉冲与方向信号运转。其他的信号端子，如伺服报警、偏差计数清零、定位完成等可根据您的要求接入控制器构成更完善的控制系统。 二、设置伺服电机驱动器的参数。 1、Pr02----控制模式选择，设定Pr02参数为0或是3或是4。3与4的区别在于当32(C-MODE)端子为短路时，控制模式相应变为速度模式或是转矩模式，而设为0，则只为位置控制模式。如果您只要求位置控制的话，Pr02设定为0或是3或是4是一样的。 2、Pr10，Pr11,Pr12----增益与积分调整，在运行中根据伺服电机的运行情况相应调整,达到伺服电机运行平稳。当然其他的参数也需要调整(Pr13，Pr14,Pr15,Pr16，Pr20也是很重要的参数)，在您不太熟悉前只调整这三个参数也可以满足基本的要求. 3、Pr40----指令脉冲输入选择，默认为光耦输入(设为0)即可。也就是选择3(PULS1)，4(PULS2)，5(SIGN1)，6(SIGN2)这四个端子输入脉冲与方向信号。 4、Pr41，Pr42----简单地说就是控制伺服电机运转方向。Pr41设为0时，Pr42设为3,则5(SIGN1)，6(SIGN2)导通时为正方向(CCW)，反之为反方向(CW)。Pr41设为1时，Pr42设为3,则5(SIGN1)，6(SIGN2)断开时为正方向(CCW)，反之为反方向(CW)。(正、反方向是相对的，看您如何定义了，正确的说法应该为CCW，CW). 5、Pr46,Pr4A,Pr4B----电子齿轮比设定。此为重要参数，其作用就是控制电机的运转速度与控制器发送一个脉冲时电机的行走长度。其公式为：伺服电机每转一圈所需的脉冲数=编码器分辨率×Pr4B／(Pr46×2^Pr4A)伺服电机所配编码器如果为:2500p/r5线制增量式编码器，则编码器分辨率为10000p/r如您连接伺服电机轴的丝杆间距为20mm，您要做到控制器发送一个脉冲伺服电机行走长度为一个丝(0.01mm)。 计算得知：伺服电机转一圈需要2000个脉冲。(每转一圈所需脉冲确定了，脉冲频率与伺服电机的速度的关系也就确定了)三个参数可以设定为：Pr4A=0，Pr46=10000，Pr4B=2000，约分一下则为：Pr4A=0，Pr46=100，Pr4B=20。从上面的叙述可知:设定Pr46,Pr4A,Pr4B这三个参数是根据我们控制器所能发送的最大脉冲频率与工艺所要求的精度。在控制器的最大发送脉冲频率确定后，工艺精度要求越高，则伺服电机能达到的最大速度越低。做好上面的工作，编制好PLC程序，我们就可以控制伺服运转了。

伺服系统中阀流量的确定

伺服系统中伺服系统中阀阀流量流量的确定的确定 葛声宏 一 从油缸开始设计 假设规定伺服阀额定流量时的阀压降为7Mpa,则每个通路的压降为3.5MPa 。液压系统的设计是从执行元件（油缸活马达）开始，也就是说根据负载来设计系统，确定伺服阀的规格的。 对于差动液压缸，必须分别考虑外伸行程和回缩行程如图1。 图1 阀控单作用缸系统 程序设计参数见图2：

图2 各变量参数值 程序设计窗体见图3： 图3 程序设计窗体界面 理论与算法： 总作用力F=Ma+Fc+F E+Fs 式中M——负载质量,kg; a ——加速度，m/s2; Fc——负载摩擦力，N,Fc=M*g*f; F E——外力,N; Fs——密封摩擦力,N，可从样本数据查出或假定为总作用力的10%。 力平衡方程式为 P1*A1=P2*A2+F; (1) 对于不等面积的缸，通过伺服阀俩流路的流量不同：Q1=Q2*R, R=A1/A2。由于阀上的压降与流量的平方成正比，即：Ps-P1=(P2-P T)*R2 (2) 合并（1）和（2）式，求得P1和P2为 P1=(Ps*A2+R2*(F+P T*A2)/(A2*(1+R2)) (3) P2=P T+(Ps-P1)/R2 (4) 所需流量Q L根据最高速度来确定，即Q L=Vmax*A1(5) 式中Vmax——执行元件的最大速度，m/s; A1——活塞面积，m2 由于阀流量额定值是假定在每个支路的压降为3.5MPa,实际压降是Ps-P1。阀额定流量QR 为: Q R=Q L*sqr(3.5/(Ps-P1)) (6) 对于内缩行程进行类似分析，得 P1=P T+(Ps-P2)*R2 (7) P2=(P S*A2*R3+F+P T*A2*R)/(A2*(1+R3)) 可按（5），（6）方法确定所需阀的额定流量值，所需伺服阀的额定流量值可根据外伸或内缩时较大的Q R值来确定。应使所选阀的最定额定流量等于或大于Q R.。对双作用缸或带负载的

台达PLC控制台达B2伺服电机脉冲速度模式下通过按键调节速度呈梯形变化

台达DVP-PLC控制台达B2伺服电机脉冲速度模式下通过按键调节速度呈梯形变化说明---在线调节，掉电保持 1、目的：本技术文档旨在说明用台达PLC发出脉冲指令给伺服控制器，进而控制伺服电机按指定方向(正方向)旋转指定角度，再通过按键，按住按键，速度瞬时变大，松开按键，速度恢复原来速度，调节速度。 当正常启动PLC跟伺服系统后，按下X1，则系统以2000HZ频率开始旋转；当X3接通，则频率增加3000，频率增加至5000HZ 当按下X2，则伺服电机停止，再按X1，则系统以2000HZ频率开始旋转。 图1 伺服电机按键变化频率变化图 2、相关设备型号 3、台达PLC接线

4、伺服控制器接线 注：伺服电机与控制器采用专用配线连接 5、PLC程序,详见文件夹中PDF， 6、伺服控制器设置（位置模式） 1.恢复出厂设置：P2-08 设置参数为10，P2-10 设置为101, p2-15设置为 0, p2-16 设置为0, p2-17设置为 0，重新上电。（不按上述设置，只改p2-08,会报错） 2.位置模式选择：P1-01 设置参数为00，重新上电。设置P1-00为2，脉冲+方向模式。(若设置P1-01为100，则方向为“-”方向，仅需改变设置P1-01) 3.设置DI1为Servo On：P2-10设置为101（默认初始值就是101）

4.设置电子齿轮比：根据功能具体要求确定合适的电子齿轮比。这里我们设置为160。设置P1-44和P1-45。 5.设置增益：P2-00，P2-02。电机抖动，这个参数设置的要小些。 6.P0-02：设置为01 脉冲指令输入脉冲数（电子齿轮比之后）

伺服电机速度规划

伺服电机位置控制速度运行规划图 1、这个图是伺服电机位置控制速度运行规划图，图上每一个点的高度表示这个时刻电机的运行速度； 2、这个图不是运动控制轨迹图； 3、这个伺服电机位置控制速度图说明位置控制过程，伺服电机由启动、加速、匀速、减速、停车几个运行速度部分，完成一个位置控制过程。 4、伺服电机的一个位置控制过程，有上电启动到停车，是一个连续转动的过程，不是脉冲步进进式前进的，编码器的反馈脉冲只是记录了运转过程电机的速度和角位移；： 5、伺服电机的启动指令、加速指令、减速指令、停车指令，是PLC计数器、比较器运算得出的； 6、例如：指令脉冲数-编码器反馈脉冲数/电子齿轮比=0 ，PLC输出端输出停车指令，变频调速机构完成制动停车！ 7、所以大家不要认为，PLC发脉冲电机转，不发就不转，发得快就转得快，发的慢就转的慢，好像PLC 发脉冲控制着电机转动；

8、伺服电机的速度v单位是：指令脉冲数/秒，或者是：编码器反馈脉冲数/电子齿轮比·秒； 9、速度曲线图所围的面积=指令脉冲数=编码器反馈脉冲数/电子齿轮比； 10、伺服电机速度的上限可以这样计算，电机速度的上限（r/s）×周指令脉冲数=PLC计数脉冲额定频率； 11、伺服电机速度的上限可以这样计算，电机速度的上限（r/s）=PLC计数脉冲额定频率×电子齿轮比/编码器解析度；

12、伺服电机运行速度可以设定，必须小于上限速度，即电机速度（r/s）＜PLC计数脉冲额定频率/周指令脉冲数； 13、伺服电机速度不设定，也可以默认为电子齿轮比、编码器解析度、PLC计数脉冲额定频率确定的上限速度； 14、减速曲线下方三角形的面积=减速位置； 15、t3 - t2 为减速时间； 16、加、减速时间的设定和变频器一样；