(小刘辉)阀控液压缸伺服系统的动态特性分析

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液压缸运动特性的模拟与分析

液压缸运动特性的模拟与分析

液压缸运动特性的模拟与分析液压系统是工业领域中广泛应用的一种能量传动方式,而液压缸作为其中重要的执行元件,在各种机械设备中扮演着关键的角色。

液压缸的运动特性对整个系统的工作效率和性能起着决定性的影响,因此对其运动特性的模拟与分析显得至关重要。

首先,液压缸的运动特性受到液压系统的参数以及负载的影响。

在设计液压系统时,需要充分考虑液压缸的工作压力、流量以及流体的黏度等参数。

这些参数的选择将直接影响液压缸的推力、速度以及响应时间等特性。

此外,负载的大小和性质也会对液压缸的运动特性产生重要影响。

例如,承受大负载的液压缸需要具备较大的推力和抗压能力,而对于需要高速运动的应用,则需要考虑液压缸的速度稳定性和抗震性。

其次,液压缸的运动特性与其结构和工作原理密切相关。

液压缸一般由缸体、活塞、密封件以及进出口阀等组成。

缸体和密封件的质量和材料选择将影响液压缸的密封性和耐用性。

活塞设计的合理与否将影响液压缸的稳定性和动态响应能力。

同时,进出口阀的设计和控制方式也会对液压缸的运动特性产生重要影响。

因此,在设计液压缸时,需要综合考虑各个方面的因素,并根据具体应用需求进行合理的优化。

模拟与分析液压缸的运动特性可以通过基于物理原理的数学模型来实现。

数学模型可以通过建立系统方程和参数方程的方式进行描述。

其中,系统方程一般由质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本原理得出。

参数方程则包括系统的初始条件以及各个参数的取值。

通过求解系统方程和参数方程,可以得到液压缸的运动曲线和各个特性参数。

此外,还可以对不同参数和工况的液压缸进行仿真分析,以评估其性能和优化设计。

在模拟与分析液压缸的运动特性时,还需要考虑实际工作环境中的干扰因素。

例如,液压系统中存在泄漏和液压油温度变化等问题,这些都会对液压缸的运动特性产生一定影响。

因此,在模拟与分析过程中,需要考虑这些干扰因素,并进行相应修正。

最后,液压缸的运动特性模拟与分析不仅可以用于系统设计与优化,还可以用于故障诊断和性能评估。

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:fm m s l m T G s C J P +++=θ)(D (1)负载流量方程为:l em m l tm l sP Vs 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:122^2^)()(++=s S K s i s x svsvsv svv 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。

液压缸的动态特性与控制策略研究

液压缸的动态特性与控制策略研究

液压缸的动态特性与控制策略研究引言:液压系统在工程领域中具有广泛的应用。

其中,液压缸作为液压传动的核心元件,承担着控制和运动传递的关键任务。

液压缸的动态特性及其相应的控制策略对于确保系统的正常运行至关重要。

本文将深入探讨液压缸的动态特性以及常见的控制策略,并提出一些优化控制方法,以期改善液压系统的性能。

1. 动态特性分析液压缸的动态特性是指其在工作过程中所表现出来的响应速度、稳定性和精确度等方面的特性。

其中,响应速度是液压缸重要的指标之一。

1.1 响应速度液压缸的响应速度取决于液压系统中的压力、液体流量以及液压缸本身的结构和参数。

通常情况下,提高液压缸的响应速度可以通过增加油液流量、优化液压系统以及提高液压缸的阀门和密封件等方面来实现。

然而,这些方法并非都能达到理想的效果,因为液压缸的响应速度与油液的压力、温度以及负载情况等因素都存在关联。

1.2 稳定性与精确度液压缸的稳定性和精确度对于一些对运动要求较高的工作场合尤其重要。

在使用过程中,液压缸会受到外界环境、工作压力和工作负载等因素的影响,这可能导致液压缸的稳定性下降,甚至发生泄漏等问题。

此外,液压缸的精确度也需要得到保证,以满足工程实际要求。

2. 控制策略介绍液压缸的控制策略主要包括位置控制、速度控制和力控制。

不同的控制策略适用于不同的工作任务。

2.1 位置控制位置控制是常见的液压缸控制策略之一。

通过控制液压缸的位置来实现对工作系统的控制。

位置传感器可以用来获取液压缸的位置信息,并通过相应的反馈信号对液压缸进行调整和控制。

2.2 速度控制速度控制是控制液压缸运动速度的一种策略。

通过控制液压缸的流量和进出口压力,可以调节液压缸的运动速度。

此外,安装流量阀和调速阀等装置也可以实现对液压缸速度的控制。

2.3 力控制力控制是控制液压缸输出力的一种策略。

通过在液压系统中安装力传感器,并实时监测液压缸的力信息,可以控制液压缸的输出力。

这一策略常用于需要保持恒定力的工作场景,如机械加工过程中的切削和压合等操作。

液压系统的工作特性与效率分析

液压系统的工作特性与效率分析

液压系统的工作特性与效率分析液压系统是一种利用液体传递能量和控制操作的技术,它在许多工业领域中广泛应用。

液压系统的工作特性和效率对于系统的性能和经济性非常重要。

本文将从液压系统的工作原理、特性和效率等方面进行分析。

一、液压系统的工作原理液压系统通过液体的压力传递能量来完成工作。

其基本组成部分包括液压泵、液压缸和液压阀等。

液压泵通过机械方式将机械能转化为液压能,并将液体压力提高到所需的工作压力。

液压缸接受液体的压力作用,将液压能转化为机械能,实现工作任务。

液压阀用于控制液体流动的方向、速度和压力等参数,以实现系统的控制。

二、液压系统的工作特性1. 高传动效率:液压系统通过液体的传导来传递能量,传动效率高。

而且能量传递过程中没有机械传动方式的摩擦损失,因此能够提高系统的效率。

2. 平稳可调性:液压系统具有平滑、稳定的工作特性。

液体传递能量的特性使得系统的运动平稳,且可以通过调整阀门开启程度来精确控制液压系统的速度和力量。

3. 大功率密度:液压系统具有较高的功率密度,可以在较小的体积内实现大功率输出。

这使得液压系统在对空间要求较为苛刻的工业场合中得到广泛应用。

4. 负载稳定性好:液压系统可以通过调整压力和流量来适应负载变化,实现负载稳定性良好的控制。

这个特性使液压系统在需要长时间稳定运行并承受非均匀负载的工况中表现出色。

三、液压系统的效率分析液压系统的效率通常有三部分构成:机械效率、容积效率和控制效率。

1. 机械效率:机械效率是指液压系统中液压泵、液压缸和其他传动元件的机械损失。

机械损失包括摩擦损失、泄漏损失和惯性损失等。

通过降低这些损失,可以提高液压系统的机械效率。

2. 容积效率:容积效率是指液压系统中液体的泄漏损失。

泄漏损失主要发生在密封处和管路连接处,通过采用合理的密封材料和精确的加工,可以减少泄漏损失,提高容积效率。

3. 控制效率:控制效率是指液压系统的控制元件如液压阀的控制精度和响应速度。

控制效率的高低直接影响到系统的工作品质。

液压系统的动态特性建模与控制

液压系统的动态特性建模与控制

液压系统的动态特性建模与控制1. 引言液压系统作为一种常见的动力传动装置,广泛运用于机械工程领域。

液压系统具备动力输出大、传动效率高、控制灵活、工作稳定等特点,被广泛应用于各种需要大力和精确控制的机械设备中。

而液压系统的核心是液压控制系统,其动态特性建模与控制是液压系统设计与优化的关键环节。

2. 液压系统的动态特性建模液压系统动态特性的建模主要涉及系统的动力学方程和特性参数。

液压系统的动力学方程是描述系统内各液压元件之间能量平衡和力平衡关系的数学模型,通常采用连续介质力学和控制理论等方法进行建模。

在建模过程中,需要考虑液体在管路中的流动、压力损失、压力波动等因素,并将其转化为数学表达式。

此外,还需要确定液压系统的特性参数,如流量、压力、速度、力等,以便进行控制系统设计和性能分析。

3. 液压系统的控制方案液压系统的控制方案主要包括开环控制和闭环控制两种方式。

开环控制是指通过设定输入信号来控制液压系统的输出,但无法进行输出结果的实时反馈和校正。

闭环控制则是在开环控制的基础上,采集系统输出进行实时反馈,根据反馈信号进行调整和校正。

闭环控制能够实现输出的准确控制和稳定性增强,但需要考虑控制系统的稳定性和动态响应速度等因素。

4. 液压系统的控制方法液压系统的控制方法主要包括传统PID控制和先进控制方法。

PID控制是一种经典的控制方法,通过比例、积分和微分三个环节来调节输出,适用于一些简单且需求不高的液压系统。

而对于需要更高精度和更复杂控制的液压系统,可以采用先进控制方法,如模糊控制、神经网络控制、自适应控制等。

这些先进控制方法能够通过对液压系统的建模和训练,实现对系统动态特性的精确控制和优化。

5. 液压系统的控制策略液压系统的控制策略主要包括位置控制、速度控制和力控制三种方式。

位置控制是指通过控制液压缸的伸缩长度来实现对输出位置的控制;速度控制是指通过控制液压缸的流量来实现对输出速度的控制;力控制则是通过控制液压缸的压力来实现对输出力的控制。

阀控液压马达速度伺服系统仿真分析报告

阀控液压马达速度伺服系统仿真分析报告

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:fm m s l m T G s C J P +++=θ)(D (1)负载流量方程为:l em m l tm l sP Vs D P C βθ4Q +== (2)伺服阀的线性流量方程为: L p x lP K x k Q -= (3)电液伺服阀近似看成二阶振荡环节:122^2^)()(++=s S K s i s x svsvsv svv 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: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: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。

液压系统的动态特性与控制优化

液压系统的动态特性与控制优化

液压系统的动态特性与控制优化液压系统作为一种常见的动力传动系统,在各个领域都得到了广泛的应用。

液压系统的动态特性和控制优化是研究和改进液压系统性能的重要方面。

本文将从液压系统的动态特性入手,探讨其在控制优化方面的应用。

一、液压系统的动态特性液压系统的动态特性是指在系统的输入和输出发生变化时,系统达到新的稳态条件所需要的时间和过程。

液压系统的动态特性是由液压元件、流体和操纵系统等多个因素共同决定的。

1. 液压元件对动态特性的影响液压元件的特性对液压系统的动态响应有着重要的影响。

例如,液压缸的长度、导杆的直径和精度等因素会直接影响系统的响应速度和精度。

而液压泵的流量和压力特性会影响系统的输出能力和稳定性。

2. 流体对动态特性的影响流体的性质也会对液压系统的动态特性产生影响。

例如,流体的黏度和温度会影响系统的阻尼特性和稳定性。

此外,流体的压力损失和泄漏对系统的输出能力和响应速度也有一定的影响。

3. 操纵系统对动态特性的影响操纵系统包括操纵器、传感器和控制装置等,对液压系统的动态特性有着重要的影响。

操纵系统的响应速度和灵敏度决定了系统的控制性能和稳定性。

二、液压系统的控制优化为了改善液压系统的动态特性,提高其控制性能和稳定性,需要进行控制优化。

以下是几种常见的液压系统控制优化方法:1. PID控制PID控制是一种常用的反馈控制策略,在液压系统的控制中也有广泛应用。

PID控制通过比较反馈信号与设定值,调节控制器的输出,从而实现对系统的控制。

通过调节PID控制器的参数,可以改善系统的响应速度和稳定性。

2. 自适应控制自适应控制是指根据实时的系统状态和工作条件,自动调整控制器的参数和控制策略。

通过自适应控制算法,液压系统可以根据不同的工况需求,调整系统的输出,提高其动态特性和稳定性。

3. 智能控制智能控制是指应用人工智能技术,对液压系统进行智能化的控制。

例如,使用模糊控制、神经网络控制和遗传算法等方法,对液压系统进行优化和自适应控制,提高系统的控制性能和效率。

液压传动系统的动力特性分析与控制

液压传动系统的动力特性分析与控制

液压传动系统的动力特性分析与控制液压传动系统是一种广泛应用于机械工程领域的动力传输系统。

它通过液压驱动液体来实现力的传递和机械元件的运动。

液压传动系统具有许多优点,如高效率、灵活可调、重量轻等,但同时也存在一些问题,如动力特性不稳定、响应速度慢等。

因此,动力特性的分析与控制是液压传动系统设计与应用中的重要问题。

液压传动系统的动力特性主要包括响应速度、转矩以及系统的稳定性等。

首先,响应速度是指液压传动系统中机械元件的运动速度响应比。

一般来说,液压传动系统的响应速度较慢,主要受到液体在管道中的流动阻力和流体的压缩性的影响。

为了提高响应速度,可以采取一些措施,如优化管路设计、合理选择液体的黏度以及使用高速响应的阀门等。

其次,转矩是指液压传动系统中所传递的力矩大小。

液压传动系统的转矩主要受到液压缸的工作压力、活塞面积以及阀门的通径等因素的影响。

在设计液压传动系统时,需要根据所需的转矩大小来选择适当的液压缸和阀门等部件,以实现所需的工作效果。

此外,系统的稳定性是液压传动系统动力特性的重要指标之一。

稳定性指的是液压传动系统在工作过程中的振荡情况。

一般来说,液压传动系统往往存在一定的振荡现象,这主要是由于液压传动系统中液压缸、油泵等元件的非线性特性以及液体的压缩性等因素的影响。

为了提高液压传动系统的稳定性,可以采取一些措施,如合理设计系统的参数、减小液压缸和阀门的摩擦阻力等。

为了确保液压传动系统的动力特性满足设计需求,可以采用一些控制策略来对系统进行控制。

常见的液压控制策略包括比例控制、积分控制以及PID控制等。

其中,比例控制是根据输入与输出信号之间的比例关系来控制系统的工作状态,积分控制是根据输入与输出信号之间的积分关系来控制系统的工作状态,PID控制则是综合利用比例、积分和微分控制来控制系统的工作状态。

在液压传动系统的动力特性分析和控制过程中,还需要考虑一些外部因素的影响。

例如,系统的负载变化、环境温度变化以及液体的粘度变化等都会对液压传动系统的动力特性产生影响。

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阀控液压缸伺服系统的动态特性分析摘 要顾名思义,就是利用阀来控制油缸的各种参数,又称阀控,还有泵控,是利用变量泵来控制执行件的各项运动参数,阀控简单便宜,但不节能,是以牺牲能量为代价的,泵控复杂较贵,但很节能。

前者是节流调控,后者是容积调控。

阀控系统中关键的控制量是兼做动力元件的控制阀或电液伺服阀的阀口节流面积a ,即主阀芯位移x 或Δx 或VX 、VY ;一、建立阀控伺服系统的数学模型阀控系统如图1-1所示。

可将阀控系统分成输入元件、校正部分、放大元件、阀控操纵装置、反馈元件以及由输入x 到输出y 的“系统执行部分”。

图中 x-四通滑阀(这里是零开口)液压放大器的输入量,即电液伺服阀主芯的位移量;Δe-误差电信号; Px 油源的恒定油压力;L Q -滑阀放大器输出负载量;P1,P2-液压缸活塞两腔的压力;L Q -液压缸漏损流量;V0-活塞处于缸体中间时两腔中油液体积(包括油路直到阀芯出口)相等,都用V0表示,等于液压腔总油量的½,不在中位时,V0等于2V1V2/(V1+V2); V1、V2分别是油缸活塞两边腔内油液的容积;y-油缸活塞位移量,即负载位移量。

将电液伺服阀的动态特性放在放在阀的操纵装置框内,系统就是电液伺服系统。

对别的多级控制阀,只要将其前面放大的动态特性包括在阀的操纵装置的动态特性中就行了。

因此,图6-8的形式具有普遍意义。

假定其它部分的特性都已知,只分析滑阀-液压缸-负载部分的特性。

按照一般情况分析,参考图6-8,可得流量连续性方程1L Q =Ady /dt +V0dp1/βdt+L P L 0+L0P1(6-1)2L Q =-Ady /dt +V0dp2/βdt -LmPL +L0P2A-活塞腔有效作用面积;Lm-执行元件的内漏系统数; L0-系统(执行元件加上管路)上的外漏损系数;L P =P1-P2这是负载压差。

元件的流量特性1L Q =KqX -KlP1QL2=-(KqX +KlP1) Kq=|XL Q ∂∂1=XL Q ∂∂2 (6-2)L K =2121P Q P Q L L ∂∂=∂∂式6-1与式6-2联立得KqX -L k Kl P1= Ady /dt +V0dp1/βdt +LmPL +L0P1KqX +KlP2= Ady /dt-V0dp2/βdt+LmPL-L0P2 两式相加得KqX= Ady /dt +V0dp1/βdt+m K LP (6-3)式中,系统漏损系数 m k =( Lm+L0+L K /2) (6-4)活塞上的力平衡-力平衡特性 假定活塞杆及负载绝对刚性,暂不考虑结构柔度,则=L AP =f K F y C dtdy Bdtdy m +++220(6-5)1. 系统执行部分传递函数将式6-5代入6-3,并引入算符整理得=X A K q [22202202032002122A K C S A BK C A V S A k m AB V S A m V mK mK m +⎪⎪⎭⎫⎝⎛+++⎪⎪⎭⎫⎝⎛++βββ]Y+⎪⎪⎭⎫⎝⎛+S V K A F m f β202(6-6)输出y 对输入x 的部分传递函数为222022020320021221)()(A K C S A BK A C V S A k m AB V S A m V A k S X S Y mK m K m q+⎪⎪⎭⎫⎝⎛+++⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=βββ (6-7)输出y 对干扰力的部分传递函数 =)()(S F S Y f 220220203200022122)2(1A C S A BK A C V S A k m A B V S A m V s v K AKmK m m +⎪⎪⎭⎫⎝⎛+++⎪⎪⎭⎫⎝⎛+++-ββββ(6-8)系统在输入信号x 下和干扰力作用下的总输出为=)(S Y +=)(0)()(s X F S X S Y f)(0)()(s F X S F S Y f f = (6-9)2. 系统方块图有式6-3及6-5可得执行部分的方块图,其余部分的传递函数已知,则系统方块图如图6-9所示图6-9执行部分方块图整理为6-7、6-8。

3. 系统的非线性方程组有式6-1,6-2得方程组101011)21(1P L p p L SP V Y A P P X C Q m S S L +-++=-=β2010212)21(P L p p L SP V Y A P X C Q m S L +--+-=-=β令=∆-=L L L L Q Q Q Q ,221221L L Q Q +则L m S S L P L S V Y A P P P X C Q )2()1(210021++=+-=βΔ)21)(22()1(21021P P L S V P P P X C Q S L ++=+-=β(6-10)A f K L F Y C BS s m P +++=)(2021P P P L -=饱和非线性maxN L Q Q ≤ 其中(200L L L m m +=)ΔL Q 表示从Ps 口流入、O 口流出的流量差的一半。

式6-10表明:流量差2ΔL Q 等于伺服阀-缸体系所有外漏与压缩流量之总和。

二 不计弹力时(0=K C )阀控系统的典型特性令0=K C ,式6-6化为=X A K q [222202032000122A K C S A BK S A k m A B V S A m V m K m m +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++ββ]Y+⎪⎪⎭⎫⎝⎛+S V K A F m f β202考虑到m BK <<2A ,将上式写成标准形式=X A K q SYW W S hSh ⎪⎪⎭⎫⎝⎛++1222ε+⎪⎪⎭⎫⎝⎛+S V K A F m f β202(6-11)式中h W 液压系统谐振角频率≈⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=00200222mV A m V B k W m hββ⎪⎪⎭⎫⎝⎛0022m V A β (6-12) 阻尼系数无量纲ε⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=20m 0h A m 2K K BW ε(6-13)其中液压刚度22V A Kβ=(6-14) 1.传递函数假定电气部分各环节的谐振频率比h W 高得多,并且认为都是比例环节,阀操纵装置为电液伺服阀部分。

使传递函数暂时假定为1)(,).()(0===S W Y K Y K S W S W V S S V V 且不考虑校正,,把图6-9整理为图6-10。

系统开环传递函数S S W W S K GH h h V⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=1222ε (6-15)式中V K 为开环增益VK =a K AK K K Ak K K hQa H qSy =(6-16)其中a K 电气部分的放大系数q K 电液伺服阀中四通滑阀功率放大级的流量系数电液伺服阀的流量增益q y S Q K K K =阀操纵装置的增益y S K 液压缸的放大系数A1反馈环节放大系数h K 系统的传递函数为()A K K K S w s w S AK K S W H Q a h h Qa 112122+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=ε(6-17)对干扰信号的传递函数为()A K K K S w s w S s V K AS W H Q a h h m F 112)2(12202+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++-=εβ(6-18)2.稳态特性与我稳定性判据(1)稳态特性 令s HKY 1e17-60=→得,有式(6-19)稳态时系统的输出位移与输入信号电压成比例,比例系数是反馈放大系数的倒数。

有式6-18得,闭环系统的稳态柔度为Vm e fK A K F Y 2-=∂∂=(6-20)式6-20说明,单位干扰力所产生的输出误差,与系统的漏损系数m K 成正比,与开环速度放大系数v K 和2A 成反比柔度的倒数就是刚度。

(2)稳定性判据 有式6-15得出典型液压系统的开环幅频特性,如图6-11稳定性判据为 h vw K ε2<(6-21)或m L S HK m BV V A P P C KaKsyK+<-000124)(2ββ2221AK V A m B AKaKsyKqKm Hβ+<(6-22)3.系统稳定性分析 有式6-21和式6-4得(1) 提高h w 可以提高系统稳定性增加液压系统固有频率h w =022v m Aβ可有如下办法:a :增加 A 这样会使需流量增加,系统功率储备要增加。

系统功率不大时,常用此法;并且,由于h w 提高,V K 提高,有利于提高系统精度。

但在大功率时不合算,能量损失大。

b:减少0v 。

尽管缩短阀至油缸间距离,作成一体更好;尽量去掉油缸没有用的行程空间,缩短缸腔长度。

C :0m 有负载决定,无法更动,但是,在计算0m 时,应包括管路油液的折算质量。

β也不太好变动。

(2) 增加阻尼系数ε 阀缸管路的内外漏损都能使ε提高;有时甚至在活塞上打孔,增加内漏。

但是,这样做会增加能量损失,降低系统刚度,增加系统误差。

提高阀系数L k 与增加漏损效果一样。

正开口阀比零开口阀的L k 值大。

而阀在零位时L k 最小,是系统稳定性最差的点。

所以都取零位时判别系统稳定性。

(3) 减少V K 可以提高系统稳定性 某些情况下,系统精度要求增大V K ,最好采用变增益控制阀。

系数中q K 含有面积梯度w 。

可把阀口作成圆形式等,这样,在零位时q K 小,有利于系统稳定,而阀芯位移增加,q K 也变大,使V K 加大,有利于提高系统精度。

s p 不适宜大。

(4)结构刚度对系统稳定性的影响马达输出轴或油缸活塞杆的刚性不好,就等于在液压弹簧后面串联一个机械弹簧。

合成弹簧的刚度SS T K K K K K +=00,使系统谐振频率降低,对稳定性不利。

并且,如果机构刚度太低,增加液压刚度也不起作用。

(5)在很多场合,必须校正 除了控制理论方面的校正办法外,液压方面也引入压力反馈校正可增加系统阻尼,但是降低刚度。

使用压力微分反馈校正,既增加ε,也无上述毛病。

三 考虑负载弹力时(0≠K C )阀控系统的典型特性系统开环传递函数220220202320002)21()2(2)2(1)()(AK C S A C V A BK A BV AK m S S Am V F S V K AAS X k s Y mK K m m fm q +++++++-=ββββ(6-23)如果且满足下面条件2A BK m <<(2km2m 0AC K )《1(6-24)则⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++⎥⎦⎤⎢⎣⎡++-=1w 2w )2(1)()(00202202S S A K C S K SC F S V K AAS X k s Y m K O K fm q εβ(6-25) 式中液压刚度202V A K β=震荡频率k h 01w w K C +=(6-26)⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=0002m000m 1w21B K C A K K K ε 阻尼比(6-27)2.负载上弹性力的主要影响 (1)出现一个转折频率为)1(102K C AK C w K mk r +=的低频惯性环节,代替无弹性力的积分环节。

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