电液伺服控制

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1、某工厂数控加工机床工作台位置控制系统的设计1.设计要求及相关参数^=1000^F{=2000NFe=500/VS=0.5mVmax=0.08m/5tzmax=m/s2工作台质〜<±0.05m量工作台e'.<1mm最大摩擦力：最大切削力，工作台最大行程工作台最高速度，工作台最大加速度位置误差，速度误差.由于工作台行程比较大，采用伺服阀控液压马达系统。控制原理图如下：阀控液压马达位置控制系统结构框图2根据静态计算确定动力元件参数2.1负载力的转■•異为了简化，在此认为摩呻料序㉟离辭翻撼）0,燃F生力按最

2、大加速度考虑：Ps=65MPa。假定系统是在最恶劣的负载条件下工作，则总的负载力为2.2选择供油压初為=22.3计算液压马达排量设齿轮减速比，丝杠导程Z=则所需液压马达动力矩为：TL=F,t/27rn=3500x0.012/4x3.14=3.37V•m取，由=^Dm=?x3^xgxl^-7度排量为£>/?,=37；/2厂、=3x3.3/2x6.5xl06=8xl(r7m3/rad液压马达每转排量为=nv/t=2x0.08/0.012=800r/min2.4确定伺服

3、1眼=^wnmax=5x106x80

4、0/60=4L/min液压马达最高转速为v=P,-=Ps-7；/Dm=6.5xio6-3.3/8X10-7=2.lx106P6Z所以负载流量为Ql2,=4.6L。/minQ,P/此时伺服阀压降为。考虑到系统泄漏等的影响，将/=1聯为!崛i,取Ka，根据和，额定流量为8L/min的伺服阀满足要求，选用QDY1-C63伺服阀，额定电流为I=30mA3.选择位移传感器增益，放大器增益待定。4.计算系统的动态参数因为负载特性为惯性，因此液压马达-传递函数为：1/D工作台质量折算到液压马达轴的转动惯量为:=1O

5、cm^A47T~n~1000x(0.012)4ttx22J{=0.012kg•m'=9.2xl0~4^4x,0-12m3/(5ep6/)rO32w32x0.0188xi(r710x10—8.3.4x

6、l(r12/7000x105x0.0012Qk==1.2将呀、么代入得:1.25X106S22x1.2380"380S+1)伺服传递函数根据样本可知:Qn=8L/min=6.5xlO6P6/A/_4+逆川6002600额定流量雙在鸦娜=4.2xl(T3m3/(”A)IVZ•VZ—Zx2二8xJ6,5x1°s=.3x~4m3/LU70x105时，空载流量为所以阀的流量增益则伺服阀的传递函数为:4.2xl(TIQQV/m位移传感器和放大器的动态特性可以忽略，其传递函数可以用它们的增益表示，放大器嘴0

7、.0120.001m/减速齿轮与丝杠的传递函数为cO0)-0.025m,rc=5xl06m，w=0.018P6Z根据以上计算结果，可得阀控液压马达系统方框图如下由方框图络^中11M时的系统开环增益伯德图（图三），相位裕萝^51.4°，此时增益裕糧=€=^券越频率崎=87.1mtZ/j，开环增益所以K..=x4.2x10-3x1.25x106x0.0001x100=502/0所以放大器的增益为所以系统的开环传递函数为:GCv)=94.5,s111W.y22.41x5(HS+1)(H5+1)6002600

8、38023805稳态误差的计算及系统动、静态性能分析5.1位置误差对于位置输入來撕#系统时I型的，因此由位置输入信号引起的误差为0。假定干扰值之和为，由此引起的位置误差为±22^=±22^03=±34xl0.5/npfKfK（l0.18x1005.2速度端差0.08m/$最大速度吋的速度误差为Vmax-*=9.0xl0^mvepf那.4xSI®'5m二0.0009m系统能达到的技术指标为，，能够满足要求，无需校正。5.3稳定性系统的bode图在matlab中得到，结果如图num=94.5*[01];d

9、en二conv([l0],conv([1/600^21/6001],[1/380^22.4/3801]));GKs=tf(num,den);bode;4—(gp)apnui10o1010Frequencyirad/sec10.10S9P)SBqdmargin(Gks)BodeDiagramGm=11dB(at228rad/sec.Pm-51.4deg(at87.1rad/sec)图三系统开环Bode图由bode图可知穿越频率为Wc=87.lrad/s,相