力反馈二级电液伺服阀的动态特性分析

《力反馈二级电液伺服阀的动态特性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、力反馈二级电液伺服阀的动态特性分析摘要电液伺服阀是闭环控制系统中最重要的一种伺服控制元件，它能将微弱的电信号转换成大功率的液压信号(流量和压力)。现在我们将电液伺服阀装置中加上一个具有力反馈作用的控制阀，这样就得到了力反馈二级电液伺服阀。此种伺服阀不仅具有电液伺服阀的优点，还具有了闭环系统中的反馈功能，使得阀体的反应速度更快，稳定性更高，灵活性更强。用它作转换元件组成的闭环系统称为力反馈电液伺服系统。力反馈电液伺服系统用电信号作为控制信号和反馈信号，灵活、快速、方便；用液压元件作执行机构，重量轻、惯量小、响应快、精度高。对整个系统来说，力反馈电液伺服阀

2、是信号转换和功率放大元件；对系统中的液压执行机构来说，力反馈电液伺服阀是控制元件。阀本身也是个多级放大的开环电液伺服系统，提高了伺服阀的控制性能。当阀体中有流量和压力的微小变化时，就能准确分析出阀体的工作状况，这样我们就对阀体进行了动态特性分析。关键词：力反馈，开环系统，电液伺服阀，动态特性1力反馈二级电液伺服系统的分类力反馈电液控制系统是电液伺服系统的一大类，简称为力控制系统。按在工程上的作用可以分为施力系统和加载系统两类。施力系统或称力控制系统主要是对静止构件施以一定规律或是随机的外力。按其输出量的不同，可以分为驱动力控制系统和负载力的控制系统。加

3、载控制系统是对某些运动构件施以一定规律的载荷。一般，所加载荷与构件的运动量有关。按其加载工作方式不同，可以分为加载式加载系统和阻力式加载系统。2施力系统中力反馈二级电液伺服阀得特性分析图12.1特性方程与传递函数图1是在施力系统中的力反馈二级电液伺服阀，下面我们对此系统进行分析。参考上图，借用阀控系统的分析结果有：或者①由于力传感器装在施力杆端（不计施力杆和构件支承的结构柔度），活塞杆上受力即是驱动力。活塞上力平衡式为：②输入—反馈比较方程式为：③式中XV——伺服阀主阀芯位移量；Kf——力反馈系数；KL——杆端负载力（驱动力）。以上三个公式联立可以得到

4、以下方块图2图2将XV——FL的部分整理为：其分母多项式与带弹性负载的阀控位置系统的相应传递函数式一样，只不过系统传递函数中多了一对零点。与阀控位置系统分析一样，在《1条件下，分母多项式分解为二个因子，并将和代入，整理的系统开环传递函数：式中——力控制系统的开环增益；——系统泄漏系数，开环伯德图如图3图3假设伺服阀为惯性环节，其转折频率为ωb。2.2特性分析（1）与带弹性负载的阀控位置控制系统一样“0”型系统。（2）弹性负载刚度Ck对系统影响很大，在开环传递函数中，执行部分特性的所有参数均与Ck有关。从伯德图中可以看出，ωL越大，系统稳定性越好，而且，

5、ωL越大，越能够提高系统的穿越频率,提高系统的快速性。因此，Ck大，有利于提高系统的稳定性和快速性，Ck小则不利。如果Ck是变化的，应当在Ck最小时考虑系统的稳定性。（3）Kvf中含有压力灵敏度Kp,Kp值较大，影响系统稳定性。而加大系统漏损数Km,能使ωr、提高，有利于系统稳定。为了加大Km，可以增加油缸的漏损和加大伺服阀的流量压力系数Kl，或另开漏损通道。提高Kl的办法有：(i)采用正开口阀；（ii）采用压力反馈式电液伺服阀；（iii）是工作压力Pl接近油源压力Ps，即采用大规模流量伺服阀。在这种高压小流量工作状态下，大规格伺服阀的Kl较大。（4）

6、力控制系统一般不采用Pl≤23Ps的限制，而是相反，在阀流量允许的情况下，使Pl接近Ps。这样做有几点好处：（i）使阀工作点处的Kl较大。（ii）油缸面积A较小，所需油源泵流量较少；（iii）有利于提高系统的闭环频宽。（5）伺服阀的传递函数影响力控制系统的特性。一般，希望伺服阀能考虑为惯性或比例环节。这样对系统有利。图4（6）按照图3的分析，在ω0〈ωb条件下，可以导出一个力控制系统的稳定性条件。参考图4,。按稳定性有，则，且，或，又因,则,故有整理为或（7）为了提高系统的响应速度，减少或消除负载因素Ck变化的影响，可以采用结构不变性原理，设置观测器

7、的正反馈环，消除图2的内环的影响。3电液加载系统中力反馈二级电液伺服阀的分析加载系统或称负反馈模拟系统，是工作系统的模拟负载。电液加载系统一般用电液伺服伺服阀控液压工来实现；也可以用各种电液压力阀，主要利用阻力原理来实现。暂且把前者称为加载式加载系统，建成加载系统；把后者成为阻力式加载系统或称阻力系统。加载系统利用改变流入加载腔的流量控制加载腔的压力来实现加载。但是，加载系统中的控制流量会受工作机构运动的影响，产生“多余力”。因为控制流量很难完全与工作机构的运动协调一致，不一致时，工作机的运动会附加地压缩或膨胀加载腔中的液压油，产生正或负的多余力。因此

8、，加载系统要提高快速响应能力，消除“多余力”。阻力加载系统靠调节加载腔中的液体流动的阻力，利用