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1、第4章 机液伺服系统,本章摘要 由机械反馈装置和液压动力元件所组成的反馈控制系统称为机械液压伺服系统。机液伺服系统主要用来进行位置控制，也可以用来控制其它物理量，如原动机的转速控制等。,由液压放大元件和液压执行元件所组发的液压动力元件，实际上就是一个开环控制系统。 如果将液压执行元件的输出位移量与指令信号相比较后的误差信号再控制液庄放大元件，就是闭环位置控制系统。 也就是说，在开环控制的基础上，通过负反馈装置即比较元件+测量反馈元件就可以构成闭环液压控制系统。,将输入量与反馈量比较后的误差信号对输出量不断调整以求减少误差的系统称随动系统或伺服系统。 如果比较反馈元件由机械元件充当，则称为“机液
2、伺服系统”，以区别于电反馈系统。 “机液伺服系统”广泛的应用于飞机舵面控制、火炮瞄准机构操纵、车辆转向控制、仿形机床以及伺服变量泵等处。,4.1 外反馈机液伺服系统（杠杆比较反馈）,、工作原理及传递函数,XP,Xi,升力,阻力,飞机舵机液控制系统上应用,pS,飞机舵机,指令位移,舵机位移,XP,XV,比较反馈原理,指令,文字方框图,比较元件要求：1）与指令元件相连（手）2）与被控对象相连（舵机） 3）与放大元件相连（阀芯）,、工作原理及传递函数,方框图,、工作原理及传递函数,方框图简化,一、工作原理及传递函数,开环传递函数,传递函数,方框图的画法,4.1 外反馈机液伺服系统,二、稳定性分析,1
3、,一、采用直接位置比较的液压工作台位置控制系统,Xi=X芯,Xp=X套,4.2 内反馈机液伺服系统 （阀芯阀套直接比较）,内反馈就是直接比较的位置反馈。,Xi=X芯,Xp=X套,阀芯阀套直接位置比较,Xv,-,位置比较,Xi,X芯,X套,1,1,伺服阀,XP,内反馈中的比较元件就是“阀芯”和“阀套”。,比较元件要求：1）与指令元件相连（手）2）与被控对象相连（工作台） 3）与放大元件相连（阀本身）,控制框图,采用阀芯阀套直较方式,液压缸,Xv,-,位置比较,Ka,工作台,X芯,X套,伺服阀,三、工作原理及传递函数,方框图,开环传递函数,4.1 外反馈机液伺服系统,四、稳定性分析,幅值稳定性裕量
4、,4.1 外反馈机液伺服系统,四、稳定性分析,四、稳态负载误差,四、稳态负载误差,四、稳态负载误差,五、速度误差,4.3 动压反馈装置,液压伺服系统往往是欠阻尼的，液压阻尼比小直接影响到系统的稳定性、响应速度和精度。因此提高阻尼比，对改善系统性能是十分重要的。采用动压反馈可以有效地提高阻尼比，两种常用的动压反馈装置，分别是液阻加空气蓄能器和油气阻尼器，,一、基本方程：,二、方框图与传递函数：,三、传递函数简化,液压固有频率：液压阻尼比：,附加阻尼比：,小 结,第三章中所讨论的阀控缸，阀控马达及系在马达等都是开环控制。这一章讲的是在开环动力元件的基础上，加上反馈装置后就组成闭环控制系统。采用机械
5、反馈元件的系统称为机液控制。,分析机液系统时，首先要分析其工作原理。先必须从实际系统中找出比较元件，弄清比较方式，明确指令信号和被控对象；然后研究阀、缸（动力元件）的类型，在此基础上就可以建立全部基本方程，由基本方程即可求得系统的传递函数。有了传递函数，就可以按照制理论分析其静态动态品质。,小 结,机液伺服系统工作可靠。但是，如果设计时各参数选择不好，装配时就不易调整。另外，机械元件有惯性，时间常数较大；机械运动件间总有间隙、摩擦，工作久了总有磨损，这些都会降低系统的精度。,由于液压动力元件的传递函数式是积分环节加振荡环节。因此，可以说机液系统的开环传递函数基本上都是积分加振荡。,比较元件要求
6、：1）与指令元件相连；2）与被控对象相连；3）与放大元件相连。,小 结,稳态误差 ： 稳态误差与放大元件的输出流量有关，与放大元件在稳态时的输入量 xv 成正比。1）负载误差与负载FL成正比,与压力增益KP成反比(与总压力流量系数KCe成正比)；2）速度误差与给定速度V成正比，与速度增益Kv成反比。,因此 ：1） 要想办法提高压力增益KP，减小阀的零位泄漏；2） 要想办法在保证稳定的前提下，提高速度增益Kv。,小 结,稳定性 ： 系统稳定性与开环增益Kv有关，与固有频率h有关，与阻尼系数h有关。1）油缸的等效容积越小，液压弹簧刚度越大，固有频率h越高，稳定性越好；2）开环增益Kv越小，总压力流量系数KCe越小，稳定性越好；但 这与控制精度相矛盾。,因此 ：1） 采用零开口阀以减小压力流量系数KCe，提高压力增益KP，从而保证控制精度；2） 要想办法减小油缸的等效容积，提高固有频率h，保证稳定性 。,幅值稳定性裕量,
