液压与气压传动 第九章 液压伺服系统.ppt

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1、第九章液压伺服系统§9.1概述§9.1概述1.液压伺服系统的原理液压伺服系统是根据液压传动原理建立起来的一种自动控制系统。在这种系统中，执行元件能以一定的精度、自动地按着输入信号的变化规律运动。由于执行元件能自动地跟随控制元件运动而进行自动控制，所以称为液压伺服系统，也叫跟踪系统或随动系统。图8-1所示为一个简单的液压伺服系统。反馈控制的原理如下：上部是四通滑阀，作为转换放大元件（控制阀），把输入的机械信号（位移或速度）转换并放大成液压信号（流量或压力）输出至液压缸。下部的液压缸，作为执行元件带动负载移动。由于阀体和缸体制成一个整体，

2、从而构成反馈控制。它的反馈过程是：给控制阀一个输入位移xi，a、b口便有一个相应的开口量xv=xi，压力油经a口进人液压缸右腔，左腔回油，缸体右移由于缸体与阀体是一体的，因此阀体也右移xp。因阀芯受输人端制约，则阀的开口量减少，直到xv=xi，即xv=0，阀的输出量等于零。缸体才停止运动，处在一个新的平衡位置。完成了液压缸输出位移对输人位移的跟随运动。如果控制阀反向运动，液压缸也反向跟随运动。在这个系统中，输出位移xp之所以能够精确地复现输人位移xi的变化，是因为缸体和阀体是一个整体，因而构成了反馈控制。缸体的输出信号（位移xp）反馈

3、至阀体，并与控制阀输入信号（位移xi）进行比较，有偏差（即有开口量）缸体就继续移动，直到消除偏差为止。可以看出，这个系统是靠偏差信号工作的，即以偏差来消除偏差，这就是反馈控制的原理。系统的工作原理可用图8-2所示的方块图来表示。上述系统中，移动滑阀的信号功率是很小的，而系统输出的功率（液压缸输出的速度和输出的力）却可以达到很大，因此这是一个功率放大装置。功率放大所需要的能量由液压源供给，供给能量的控制是根据伺服系统偏差的大小自动地进行的。所以也可以说液压伺服系统是一个控制能源输出的装置，在其输人量与输出量之间自动而连续地保持一定的符合

4、一致的关系，并且用这两个量之差来控制能源的输出。液压伺服系统的特点如下：（1）反馈。把输出量的一部分或全部按一定方式回送到输入端，并和输入信号进行比较，这就是反馈。在上例中，反馈（测速装置输出）电压和给定（输入信号）电压是异号的，即反馈信号不断地抵消输入信号，这是负反馈。自动控制系统大多数是负反馈。（2）偏差。要使液压缸输出一定的力和速度，伺服阀必须有一定的开口量，因此输入和输出之间必须有偏差信号。液压缸运动的结果又力图消除这个误差。但在伺服系统工作的任何时刻都不能完全消除这一偏差，伺服系统正是依靠这一偏差信号进行工作的。（3）放大。

5、执行元件（液压缸）输出的力和功率远远大于输入信号的力和功率，其输出的能量是液压能源供给的。（4）跟踪。液压缸的输出量完全跟踪输入信号的变化。二、液压伺服系统的构成实际的液压伺服系统无论多么复杂，都是由一些基本元件所组成的，并可以用图8-3所示的方块图来加以表示。图8-3中，输人元件给出输人信号，加入系统的输入端。反馈测量元件测量系统的输出量，并转换成反馈信号，加人系统的输人端与输人信号进行比较，从而构成了反馈控制。输入信号和反馈信号应转换成相同形式的物理量，以便进行比较。比较元件将反馈信号与输入信号进行比较，产生偏差信号加于放大装置。

6、比较元件有时并不单独存在，而是与输入元件、反馈测量元件或放大装置一起，由同一结构元件来完成。如图8-1中的滑阀，同时完成比较放大两种功能。转换放大装置的功用是将偏差信号的能量形式进行变换并加以放大，输入到执行机构。转换放大装置的输出级是液压的，但前置级可以是液压的、电的、气动的、机械的或它们的组合形式。执行机构产生调节动作加于控制对象上，实现调节任务。在液压伺服系统中，执行机构可以是液压缸、摆动液压缸或液压马达。概括起来，液压伺服系统由以下四个部分组成，即偏差检测器、转换放大装置（包括能源）、执行机构和控制对象。三、液压伺服系统的分类

7、伺服系统可以从下面不同的角度加以分类。（1）按输入的信号变化规律分类：有定值控制系统、程序控制系统和伺服系统三类。当系统输入信号为定值时，称为定值控制系统，其基本任务是提高系统的抗干扰能力。当系统的输入信号按预先给定的规律变化时，称为程序控制系统。伺服系统也称为随动系统，其输入信号是时间的未知函数，输出量能够准确、迅速地复现输入量的变化规律。（2）按输入信号的不同分类：有机液伺服系统、电液伺服系统、气液伺服系统等。（3）按输出的物理量分类：有位置伺服系统、速度伺服系统、力（或压力）伺服系统等。（4）按控制元件分类：有阀控系统和泵控系统

8、。在机械设备中，阀控系统应用较多，故本章重点介绍阀控系统。四、液压伺服系统的优缺点液压伺服系统除具有液压传动系统所固有的一系列优点外，还具有控制精度高、响应速度快、自动化程度高等优点。但是，液压伺服元件加工精度高，因此价