电液位置控制系统.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2011-10-30,#,第,5,章 电液位置控制系统,5.1,液压位置控制系统的组成与工作原理,5.2,液压位置控制系统方块图与传递函数,图,5.4,双电位器位置控制系统方块图,图,5.5,同步机位置控制系统方块图,图,5.6,泵控液压马达位置伺服系统方块图,位置控制系统简化方块图,5.3,液压位置控制系统频率特性与时域特性分析,5.3.4,液压位置控制系统的时域特性分析,5.4,液压位置控制系统误差分析,控制系统误差包括稳态误差和静态误差两个方面，其中稳态误差是系统动态误差特性当时间,时的误差，它描述控制系统对输入信号和对干扰信号稳态时的误差，稳态误差可以根据误差传递函数求得。静态误差是指由控制系统所构成的元器件本身精度所造成的误差，它包括动力机构死区误差、电液伺服阀、伺服放大器零漂造成的误差、测量元件的零位误差等，控制系统的静态误差不是时间的函数，没有动态过程。,5.4.1,液压位置控制系统的稳态误差,液压控制系统的稳态误差包括对输入信号的稳态误差和对干扰信号的稳态误差,可用拉普拉斯变换式描述,误差传递函数分别为,系统的稳态误差,5.4.2,液压位置控制系统的静态误差,1,、液压动力机构死 区 及 伺服阀死 区 产 生 的静态误差,当液压缸由静止开始运动时，需要克服负载和液压缸的静摩擦力，在液压缸两腔造成一定的负载压降，该压降对应着一定的伺服阀输入电流，它与电液伺服阀的零位压力增益和液压缸的泄漏有关，其数学表达式为,5.4.3,跟 踪 误差与稳态误差分析,液压比例位置控制系统是最典型的、比较常用的位置控制系统，这种位置控制系统充分地体现了液压系统的特点，它是根据液压动力机构本身固有的特点满足系统控制性能的要求。,由前面分析可知，液压位置控制系统最基本部分是由一个积分环节和一个二阶振荡环节串联构成，振荡环节的阻尼比直接影响了系统的控制品质，而且这个阻尼比随工作点的变动将在很大范围内发生变化，系统的开环增益也将随伺服阀增益的变化而变化，从液压控制系统的开环频率特性来看，上述两个特征参数使开环频率特性受到了极大的影响。电液伺服阀在零位时，其阻尼比为最小，在空载时其开环增益为最大，为确保系统具有足够的可靠性，通常液压位置控制系统以零位为设计的工况点。从液压位置控制系统的闭环频率特性的角度来看，其频率特性曲线在转折频率,附近就已下降了,，转折频率限制了系统的频带宽度，因为,比系统的固有频率,低，所以，系统频宽小于转折频率。由于闭环实数极点与共轭复数极点比较接近，二者的比值通常不超过,4,，所以实数极点对系统的时域特性影响不能忽略，它将使振荡过程加快衰减，减少超调量，加大过渡过程时间，未经校正的液压位置控制系统不能用二阶振荡环节来近似。,在液压控制系统中，由于液压动力机构的固有特点，动态刚度大，对干扰信号的影响比较小，干扰误差较小。液压执行机构的力矩惯量比大，固有频率高，流量增益比较恒定，因此在阻尼比较小的情况下也能获得比较满意的控制效果。,1,、“三阶最佳系统”参数的确定,为使系统具有较好的动态性能，通常要求系统的闭环频率特性尽可能在宽频带的范围内使幅值近似等于,1,，即,如果希望闭环特性尽可能地满足上式的设计原则，其闭环传递函数应具有如下形式,它的开环传递函数为,则得,则上式可以写成,如果按照上述方法确定液压位置控制系统的参数，即实现了工程上的所谓“三阶最佳系统”,2,、主要性能参数确定的原则,5.8,液压位置控制系统 常 用的 校,正,方 法,5.9,液压位置控制系统设计步骤及应用举例,5.9.1,液压位置控制系统设计步骤,通过上述液压位置控制系统的分析，已初步了解液压控制系统的设计步骤，为了进一步掌握液压控制系统的设计，这里作一简单的总结。,液压控制系统的设计通常包括,方案论证、静态计算、动态分析、系统校正及仿真试验研究,等。,1,、方案论证,控制系统方案论证主要是根据液压位置控制系统的设计要求和设计条件，分析所要设计的任务，确定所要设计的性能指标，选择合理的系统控制方案，拟定控制系统的大体机构，绘出控制系统原理图。,其中设计要求主要包括控制精度、响应速度和稳定性等的要求。系统控制精度的要求包括静态精度和稳态精度两个方面，它包含位置误差、速度误差和加速度误差。响应速度的要求是指位置控制系统的频带宽度、上升时间和过渡过程时间等要求。系统稳定性的要求是指系统稳定裕量、超调量和振荡次数等。,设计条件主要包括系统设计用途及适用范围，负载条件、工作条件和最大速度、最大加速度要求等。,2,、静态计算,静态计算主要包含两个方面内容，一是根据设计要求和负载条件，选择动力机构形式和参数，确定能源压力，完成控制对象运动学与动力学分析，在尽可能真实控制信号的作用下，绘出负载轨迹或给出负载参数，确定执行机构结构参数。在执行机构结构参数的确定情况下，选择电液伺服阀。二是根据稳态工作状态和稳态误差要求，初步确定位置控制系统的开环增益，选择反馈检测元件、伺服放大器和系统所需要的其它元件。,3,、动态分析与计算,控制系统动态分析主要包括系统运动微分方程的列写、传递函数的求解、系统方块图的绘制、系统稳定性的分析、系统典型信号响应特性的仿真试验研究、稳态误差及静态误差的计算、系统控制精度的校核等。,4,、控制性能校核与校正装置的设计,根据系统性能要求，进行性能校核，如果系统不满足系统性能的要求，则需或修改动力机构参数，或选择合适当的校正方法、设计校正装置。,5,、确定液压能源装置的形式与参数、设计辅助装置。,6,、系统调试,5.9.2,液压位置控制系统应用举例,