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电液位置伺服系统的设计计算

电液速度伺服系统的类型及控制方式

电液速度伺服系统的类型及控制方式

电液速度伺服系统也是工程和军工中常见的系统如挤压机的速度控制系统、火枪、大型天线的跟踪姿态控制等。此外在位置控制内环有时也采用速度做反馈校正用

控制方式

特点说明

b22d4d7a

参见表电液位置伺服系统的类型及特点阀控电液位置控制系统的特点

b22d4d7b

(1)参见表电液位置伺服系统的类型及特点泵控位置控制系统的特点

(2)b及图d中变量缸位移局部闭环的功能如下:

消除变量缸的积分特性使其具有比例特性

抑制变量力矩变化及放大器、伺服阀零漂等影响

可降低伺服阀的性能要求

(3)d实质上为开环速度控制系统工程上所以用它是因为

不加校正的闭环速度伺服系统容易振荡而加校正后的闭环速度伺服系统的动态响应将大为降低

开环控制不存在稳定性问题系统精度取决于各环节的精度。引入变量缸位移局部闭环后控制精度已有所改善。当然这种开环系统无法抑制和补偿负载扰动对系统性能的影响

b22d4d7c

电液速度伺服系统的分析与校正

电液速度伺服系统的分析与校正

(1)阀控电液速度伺服系统

1

项目

分析

说明

B22D4D8A

(1)以阀控马达为例

(2)为突出本质问题忽略放大器、伺服阀及检测环节动态

(3)图中:

Ksv——以阀芯位移为输出的伺服阀增益m/V

Ke——放大器增益V/V

Kf——测速装置及速度传感器增益V/(rad/s)

开环

传递

函数

KvKeKsvKfKq/Dm——开环增益

无积分环节γ00型系统

开环传递函数为二阶的系统理论上不存在稳定性问题。但由于穿越频率ωc处的斜率为-40dB/(°)且阻尼系数ζh较小因此相角稳定裕量r(ωc)很小。若考虑伺服阀及检测环节所产生的相位滞后即使开环增益Kv很小甚至接近1系统仍有可能不稳定

解决稳定性问题的方法:

(1)加滞后校正

(2)采用比例积分放大器

(3)采用开环控制

B22D4D8B

在放大器之前加一RC滞后网络其传递函数为:

b22d4d8c

ωrc1/RC——滞后校正环节的转折频率rad/s

加滞后校正后系统稳定裕量增加了但穿越频率大为减小了即稳定性的提高以牺牲响应速度为代价

加滞后校正后的开环传递函数:

B22D4D8D

由波德图的几何关系可得ωrcωc/Kv

Kv根据精度要求确定ωcωh限制ωc(0.2~0.4)ωh。当Kvωc确定之后ωrc便可确定RC网络参数

PI

采用PI放大器时开环传递函数及波德图:

B22D4D8E

K'vKvK1

K1——PI放大器的增益

由波德图中几何关系不难求出:为达到与采用RC网络校正时所具有的相同穿越频率ωcPI放大器的增益K1应为

K1ωrcωc/Kv

(2)泵控电液速度伺服系统

2

B22D4D9

以具备变量局部反馈的泵控马达为例

项目

分析

说明

(1)ωsv?ωf ?ωh可将变量位置局部闭环传递函数简化成

ωxKiKsvKfx/Af ——变量位置环的转折频率

(2)设法使ωx?ωh可进一步简化为

(3)ωsv?ωf ?ωhωx?ωh条件下开环传递函数可简化为

KvKuKf KpnpKf/KfxD2m——开环增益

(1)变量位置反馈后变量缸原有的积分特性不存在了

(2)不能从式ωxKiKsvKfx/Af 中认为:可以通过减小变量缸面积Af 来增大ωx因为减小Af 将导致ωf 的降低不能达到ωf ?ωh进行传递函数简化的条件

(3)与阀控速度伺服系统一样泵控系统亦为0型系统也必须采用PI放大器