液压控制系统的分析与设计ppt课件.ppt

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1、第七章液压伺服系统设计工程上常用频率法设计液压伺服系统，这是一种试探法。根据技术要求设计出系统以后，需要检查所设计的系统是否满足全部性能指标。如不能满足，可通过调整参数或改变系统结构(加校正)等方法，重复设计过程，直至满足要求为止。因为设计是试探性的，所以设计方法具有较大的灵活性。§7-1液压伺服系统的设计步骤系统的设计步骤大致如下：明确设计要求。拟定控制方案，画出系统原理图。静态计算：确定动力元件参数，选择系统组成元件。动态计算：确定系统组成元件的动态特性，画出系统方块图，计算系统稳定性、响应特性和静态精度。校验系

2、统动、静态品质，需要时对系统进行校正。选择液压能源。在设计过程中，以上各步骤实际上是交叉和反复进行的，直至获得满意结果为止。一、明确设计要求在设计时，首先要根据主机要求明确设计任务，包括：明确被控制的物理量是什么，是位置、速度、力还是其它物理量。控制规律是恒值控制还是随动控制。明确负载特性，即负载的类型、大小和负载的运动规律。确定负载最大位移、最大速度、最大加速度、最大消耗功率及控制范围等。控制精度的要求：由指令信号、负载力引起的稳态误差；由参数变化和元件零漂引起的静差；非线性因素(执行元件和负载的摩擦力，放大器和伺

3、服阀的滞环、死区，传动机构的间隙等)引起的误差等。动态品质的要求：相对稳定性可用相位裕量和增益裕量、谐振峰值或超调量等来规定。响应的快速性可用穿越频率、频宽、上升时间和调整时间等来规定。明确工作环境，如环境温度、周围介质、环境湿度、外界冲击与振动、噪声干扰等。其它要求，如尺寸重量、可靠性、寿命及成本等。二、拟定控制方案，画出系统原理图伺服系统的控制方案主要是根据被控物理量类型、控制功率的大小、执行元件运动方式、各种静、动态性能指标值以及环境条件和价格等因素考虑决定的。在确定控制方案时应考虑:采用开环控制还是闭环控制要

4、求结构简单、造价低、控制精度不需很高的场合宜采用开环控制。反之，对外界干扰敏感、控制精度要求高的场合宜采用闭环。采用阀控还是泵控凡是要求响应快、精度高、结构简单，而不计较效率低、发热量大、参数变化范围大的小功率系统可采用阀控方式。反之，追求效率高、发热量小、温升有严格限制、参数量值比较稳定，而容许结构复杂些、价格高些、响应低些的大功率系统可采用泵控方式。执行元件采用液压缸还是液压马达在选择执行元件时，除了运动形式以外，还需考虑行程和负载。例如，直线位移式伺服系统在行程短、出力大时宜采用液压缸，行程长、出力小时宜采用液

5、压马达。采用机液伺服还是电液伺服。控制方案决定以后，就可以构成控制系统职能方块图，从原理上满足系统设计的要求。在构成职能方块图时，还要考虑输入信号发送器和反馈传感器的形式。因为输入信号和反馈信号的形式不同，系统电子部分的方块结构也不同。三、确定液压动力元件参数，选择系统元件液压动力元件参数的选择是系统静态设计的一个主要内容。动力元件参数选择包括系统的供油压力ps，液压执行元件的主要规格尺寸，即液压缸的有效面积Ap或液压马达的排量Dm，伺服阀的最大空载流量Q0m。当选择液压马达作执行元件时，还应包括齿轮传动比i的选择

6、。选择较高的供油压力，可以减小液压动力元件、液压能源装置和连接管道等部件的重量和尺寸，可以减小压缩性容积和减小油液中所含空气对体积弹性模量的影响，有利于提高液压固有频率。但执行元件主要规格尺寸(活塞面积和液压马达排量)减小，又不利于液压固有频率提高。选择较低的供油压力，可以降低成本，可以减小泄漏、减小能量损失和温升，可以延长使用寿命，易于维护，噪声较低。在条件允许时，通常还是选用较低的供油压力。在一般工业的伺服系统中，供油压力可在2.5～14MPa的范围内选取，在军用伺服系统中可在21～32MPa的范围内选取。(一)

7、供油压力的选择1.按负载匹配确定有关内容在第三章第五节中已经叙述。这里有负载匹配的图解法和负载最佳匹配的解析法两种。按负载匹配确定执行元件的主要规格尺寸和伺服阀空载流量，系统效率较高，适合于较大功率的伺服系统。2.按最大负载力和最大负载速度确定工程上常用近似计算的方法确定执行元件的主要规格尺寸和伺服阀空载流量。按最大负载力FLmax确定执行元件的规格尺寸，并限定伺服阀的负载压力PL≤2ps/3，则液压缸的有效面积为(二)液压执行元件主要规格尺寸和伺服阀空载流量的确定对系统的典型工作循环加以分析，可以确定最大负载力FL

8、max。但作工作循环图是比较麻烦的，有时难以确定。作为近似计算，可以认为各类负载力同时存在，且为最大值。伺服阀空载流量可按最大负载速度确定，并认为最大负载速度和最大负载力是同时出现的。则伺服阀空载流量为这种近似的计算方法偏于保守，计算出的活塞面积和伺服阀空载流量偏大，系统功率储备大。另一种方法是按最大负载力确定液压缸活塞面积，然后按负载最大功率