第六章电液伺服系统ppt课件.ppt

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1、第六章电液伺服系统电液伺服系统综合了电气和液压两方面的特长，具有控制精度高、响应速度快、输出功率大、信号处理灵活、易于实现各种参量的反馈等优点。电液伺服系统在负载质量大又要求响应速度快的场合使用最为合适，其应用遍及国民经济和军事工业的各个领域。§6-1电液伺服系统的类型电液伺服系统分类方法很多，可以从不同的角度分类，例如位置控制、速度控制、力控制等；阀控系统、泵控系统；大功率系统、小功率系统；开环控制系统、闭环控制系统等。根据输入信号的形式不同，还可以分为模拟伺服系统和数字伺服系统两类。下面对模拟

2、伺服系统和数字伺服系统作一简单介绍。一、模拟伺服系统在模拟伺服系统中，全部信号都是连续的模拟量，如图6-1所示。电信号可以是直流量，也可以是交流量。直流量和交流量相互转换可以通过调制器和解调器完成。模拟伺服系统重复精度高，但分辨能力较低（绝对精度低）。伺服系统的精度在很大程度上取决于检测装置的精度，而模拟式检测装置的精度一般低于数字式检测装置，所以模拟伺服系统分辨能力低于数字模拟伺服系统。模拟伺服系统中微小信号容易受到噪声和零漂的影响，因此当输入信号接近或小于输入端的噪声和零漂时，就不能进行有效的

3、控制了。二、数字伺服系统在数字伺服系统中，全部或部分信号是离散参量。因此数字伺服系统又分为全数字伺服系统和数字-模拟伺服系统。在全数字伺服系统中，动力元件必须能够接受数字信号，可采用数字阀或电液步进马达。数字-模拟混合式伺服系统，如图6-2所示。数字装置发出的指令脉冲与反馈脉冲相比较后产生数字偏差，经数模转换器把信号变为模拟偏差电压，后面的动力部分不变，仍是模拟元件。系统输出通过数字检测器（即模数转换器）变为反馈脉冲信号。数字检测装置具有很高的分辨能力，所以数字伺服系统可以得到很高的绝对精度。数字

4、伺服系统的输入信号是很强的脉冲电压，受模拟量的噪声和零漂的影响很小。因此，当要求较高的绝对精度，而不是重复精度时，常采用数字伺服系统。数字伺服系统还能运用计算机对信息进行存贮、解算和控制，在大系统中实现多环路、多参量的实时控制，因此发展前景广阔。但是，从经济性、可靠性方面来看，简单的伺服系统仍以采用模拟控制为宜。§6-2电液位置伺服系统的分析电液位置伺服系统是最基本和最常用的液压伺服系统，如机床工作台的位置、板带扎机的板厚、带材跑偏控制、飞机和舰船的舵机控制、雷达和火炮控制系统以及振动试验台等。在

5、其它物理量的控制系统中，如速度控制和力控制系统中，也常用位置控制小回路作为大回路中的一个环节。一、系统的组成及其传递函数电液伺服系统的动力元件有阀控式和泵控式两种基本型式，但是由于其所采用的指令装置、反馈测量装置和相应的放大、校正的电子部件不同，就构成了不同的系统。如果采用电位器作为指令装置和反馈装置，就可以构成直流电液位置伺服系统；如果采用自整角机或旋转变压器作为指令装置和反馈装置，就可以构成交流电液位置伺服系统。图6-3为采用自整角机作为角测量装置的电液位置伺服系统。自整角机是一种回转式的电磁

6、感应元件，由转子和定子组成。在定子上绕有星形连接的三相绕组，转子上绕有单相绕组。在伺服系统中，自整角机是成对运行的，与指令轴相联的自整角机称为发送器，与输出轴相联的自整角机称为接受器。发送器转子绕组接激磁电压，接受器转子绕组输出误差信号电压。接受器和发送器定子的三相绕组相联。自整角机测量装置输出的误差信号电压是一个振幅调制波，其频率等于激磁电压（载波）的频率，其幅值与输入轴和输出轴之间的误差角的正弦成正比，即Ue=Kesin(θr-θc)。在误差角(θr-θc)很小时，sin(θr-θc)≈θr-

7、θc，故自整角机的增益为Ue/(θr-θc)=Ke。自整角机输出的交流误差电压信号经相敏放大器前置放大和解调后转换成直流电压信号。直流电压信号的大小比例于交流电压信号的幅值，其极性与交流电压信号的相位相适应。相敏放大器的动态与液压动力元件相比可以忽略，将其看成比例环节，其增益为Ug/Ue=Kd。伺服放大器和伺服阀力矩马达线圈的传递函数与伺服放大器的形式有关。当采用电流负反馈放大器时，由于力矩马达线圈的转折频率ωa很高，可以忽略。伺服放大器输出电流△i与输入电压ug近似成比例。其传递函数可用伺服放大

8、器增益表示，即△I/Ug=Ka。电液伺服阀的传递函数采用什么形式，取决于动力元件的液压固有频率的大小。当伺服阀的频宽与液压固有频率相近时，伺服阀可近似看成二阶振荡环节当伺服阀的频宽大于液压固有频率（3～5倍）时，伺服阀可近似看成惯性环节当伺服阀的频宽大于液压固有频率（5～10倍）时，伺服阀可近似看成比例环节在没有弹性负载和不考虑结构柔度时，阀控液压马达的动态方程为齿轮减速器的传动比为系统的方块图如图6-4所示。系统的开环传递函数为当考虑电液伺服阀的动态特性时，系统的开环传递函数如上