电液伺服阀控活塞式液压摆动马达位置控制系统设计

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1、电液伺服阀控活塞式液压摆动马达位置控制系统设计姓名：沈斌学号：101201215班级：机械1002班专业：机械设计与制造及其自动化学院：机械工程学院目录第一章、设计任务和要求1.1活塞式液压摆动马达的组成及工作原理1.2设计并仿真分析电液伺服阀控活塞式液压摆动马达位置控制系统第二章、元器件选用2.1液压油源2.2电液伺服方向阀2.3伺服放大器第三章、电液伺服阀控活塞式液压摆动马达位置控制系统数学模型3.1系统数学模型的建立3.2负载的等效处理3.3系统传递函数参数确定3.4系统特性分析第四章、电液伺服阀控马达速度控制系统PI控制4.1PI控制器基本原理4.2液压系统PI校正步骤4.2

2、对校正后的系统仿真第五章、调整后系统的稳态误差分析5.1指令输入引起的稳态误差5.2负载干扰力矩引起的稳态误差参考文献第23页共25页第一章、设计任务和要求1.1活塞式液压摆动马达的组成及工作原理活塞式液压摆动马达是将直线运动转换为旋转摆动的液压—机械复合传动机构，其中结构原理如图所示。它由滚珠螺旋副、滚珠花键导轨副、旋转输出套以及液压油缸等组成。摆动马达的工作原理为：液压油进入油缸驱动滚珠螺旋丝杆轴往复直线运动，滚珠螺旋丝杆轴驱动螺旋旋转输出套做往复旋摆运动，滚珠花键导轨副防止螺旋丝杆轴转动。图1-1液压摆动马达结构原理图1.2设计并仿真分析电液伺服阀控活塞式液压摆动马达位置控制系

3、统设计参数及性能要求：马达的最大旋转摆角为；最大转速，最大角加速度；液压缸以外运动部件受到干摩擦力矩为；液压缸的粘性摩擦系数为；负载转动惯量为，静态误差；相位裕量；增益裕量；液压弹性模量为。1）计算液压缸的传递函数，并绘出系统控制方框图；第23页共25页2）建立电液控制系统的数学模型；3）用PI调节器对系统进行性能校正和仿真分析（校正前、后的伯德图、单位阶跃响应及正弦响应）。第二章、元器件选用2.1液压油源开式泵选用德国力士乐原装进口的轴向柱塞恒压变量泵，特别适合开式回路，具有良好的自吸特性，连续工作压力可达35Mpa，噪声低、使用寿命长、功率重量比高，排量为125mL/r。阀控马达

4、实验中，由该泵提供动力源。2.2电液伺服方向阀泵经此电液伺服方向阀控制活塞式液压摆动马达的流量和方向。这里采用的是意大利ATOS公司生产的16通径的DPZO-L型三位四通先导式高性能电液伺服方向阀，它主要由电-机械转换元件、先导式伺服阀两部分组成，可根据输入电信号提供方向控制和无补偿的流量控制。这种高性能电液伺服方向阀，是普通型电液伺服方向阀进一步发展的结果，它的动态和稳态性能指标已达到了传统伺服阀的指标，其中一些指标甚至超过伺服阀。DPZO-L型高性能电液伺服方向阀具有两个位置传感器。一个在先导阀上，用来检测先导阀的阀芯位移，并反馈至伺服放大器，从而形成先导级位移电反馈的作用，从而

5、提高阀的运行可靠性以及优化阀的动态特性；而另一个在主阀阀芯上，用来检测主阀的阀芯位移，并反馈至伺服放大器，从而形成从伺服放大器给定信号至主阀芯位移的闭环位移控制，把伺服放大器、电磁铁及先导阀都包含在闭环中了，提高了主阀芯的抗干扰（摩擦力、液动力的变化）能力，快速、正确地跟踪输入电信号的变化。所以DPZO-L型电液伺服阀输入信号以双闭环形式精确地确定了阀芯调节，并且由于具有双传感器，动态性能高，响应快。2.3伺服放大器第23页共25页伺服放大器根据输入信号调整供给伺服电磁铁的电流，电磁铁将此电流转换为作用于滑阀阀芯上的力，以克服弹簧的弹力。电流增大，输出的力相应增大，结果压缩复位弹簧使

6、阀芯移动。选用与伺服阀相配用的E-ME-01型伺服放大器，它的工作电源24V它与电液伺服阀接线图如图2-1所示。图中，W表示伺服阀伺服电磁铁插头，可将伺服电磁铁线圈与伺服放大器连接起来；两个S分别表示伺服先导阀插头、主阀插头，通过它们，高性能电液伺服方向阀的先导级、主级分别与伺服放大器相连，进行位置电反馈，提高了阀的动态特性。第三章、电液伺服阀控活塞式液压摆动马达位置控制系统数学模型3.1系统数学模型的建立3.1.1伺服放大器传递函数高性能电液伺服换向阀是电流控制型元件，其伺服电磁铁及线圈具有比较大的感抗，伺服阀的驱动电路—伺服放大器通常为高输出阻抗的电压—电流转换器，其频带比液压固

7、有频率宽得多，在研究频率范围内，通常可视为放大环节，即(3-1)式中—伺服放大器输出电流；—误差电压；—伺服放大器增益。3.1.2高性能电液伺服方向阀传递函数这里采用的先导式伺服方向阀的作用原理，即先导阀控制液动式主滑阀的作用情况，极类似于三位四通阀控制对称液压缸的作用原理。只是它比一般的阀控液压缸更为复杂，是一个复杂的闭环系统，它的实际动态响应既不是典型的惯性环节，也不是典型的震荡环节，其传递函数的简化要视具体情况而定。若将它简化为二阶震荡环节，则可知伺