1、電液伺服控制系統的設計組員：電液位置伺服系統介紹電液位置伺服系統介紹 電液位置伺服系統是最基本和最常用的電液位置伺服系統是最基本和最常用的一種液壓伺服系統，如機床工作臺的位置、一種液壓伺服系統，如機床工作臺的位置、板帶軋機的板厚、帶材跑偏控制、飛機和板帶軋機的板厚、帶材跑偏控制、飛機和船舶的舵機控制、雷達和火炮控制系統以船舶的舵機控制、雷達和火炮控制系統以及振動試驗臺等。在其它物理量的控制系及振動試驗臺等。在其它物理量的控制系統中，如速度控制和力控制等系統中，也統中，如速度控制和力控制等系統中，也常有位置控制小回路作為大回路中的一個常有位置控制小回路作為大回路中的一個環節。環節。 電液位置伺服

2、系統主要是電液位置伺服系統主要是用于解決位置用于解決位置跟隨的控制問題跟隨的控制問題，其根本任務就是通過執，其根本任務就是通過執行機構實現被控量對給定量的及時和準確行機構實現被控量對給定量的及時和準確跟蹤，并要具有足夠的控制精度。電液伺跟蹤，并要具有足夠的控制精度。電液伺服系統的動態特性是衡量一套電液伺服系服系統的動態特性是衡量一套電液伺服系統設計及調試水平的重要指標。它由電信統設計及調試水平的重要指標。它由電信號處理裝置和若干液壓元件組成，元件的號處理裝置和若干液壓元件組成，元件的動態性能相互影響，相互制約及系統本身動態性能相互影響，相互制約及系統本身所包含的非線性，致使其動態性能復雜。所包

3、含的非線性，致使其動態性能復雜。因此，電液伺服控制系統的設計及仿真受因此，電液伺服控制系統的設計及仿真受到越來越多的重視。到越來越多的重視。 電液位置伺服控制系統以電液位置伺服控制系統以液體作為動液體作為動力傳輸和控制介質力傳輸和控制介質，利用電信號進行控制，利用電信號進行控制輸入和反饋。只要輸入某一規律的輸入信輸入和反饋。只要輸入某一規律的輸入信號，執行元件就能啟動、快速并準確地復號，執行元件就能啟動、快速并準確地復現輸入量的變化規律。電液位置伺服控制現輸入量的變化規律。電液位置伺服控制系統是最為常見的液壓控制系統，實際的系統是最為常見的液壓控制系統，實際的伺服系統無論多么復雜，都是由一些基

4、本伺服系統無論多么復雜，都是由一些基本元件組成的。系統的核心是電液伺服閥，元件組成的。系統的核心是電液伺服閥，它的性能直接影響甚至決定整個系統的性它的性能直接影響甚至決定整個系統的性能，功用十分重大。能，功用十分重大。 電液位置伺服控制系統結構圖 （1）輸入元件：給定控制信號的產生與輸入的元）輸入元件：給定控制信號的產生與輸入的元件?？梢允菣C械、電氣或氣動式，如電位器、計算件?？梢允菣C械、電氣或氣動式，如電位器、計算機、靠模等。機、靠模等。 （2）檢測反饋元件：檢測被控量或中間量，反饋）檢測反饋元件：檢測被控量或中間量，反饋回輸入端。各種傳感器?；剌斎攵恕８鞣N傳感器。 （3）比較元件：將輸入與

5、反饋信號進行比較，得）比較元件：將輸入與反饋信號進行比較，得出偏差輸入信號的元件。出偏差輸入信號的元件。 （4）放大、轉換、控制元件：將偏差或輸入信號）放大、轉換、控制元件：將偏差或輸入信號放大、轉換成液壓信號（流量或壓力），以控制液放大、轉換成液壓信號（流量或壓力），以控制液壓執行元件運動的元件。放大器、閥等壓執行元件運動的元件。放大器、閥等 （5）液壓執行元件：產生調節動作、加于被控對）液壓執行元件：產生調節動作、加于被控對象，實現調節任務的元件。如液壓缸、液壓馬達等。象，實現調節任務的元件。如液壓缸、液壓馬達等。 （6）控制對象：被控制的機械設備或其它體。）控制對象：被控制的機械設備或其

6、它體。 （7）其它：校正裝置，不包含在液壓回路中的液）其它：校正裝置，不包含在液壓回路中的液壓能源等。壓能源等。系統數學模型的建立系統數學模型的建立(式中 k1=1/Ap) 計算得到負載擾動引起的穩態誤差為：ess=0.05710-3（m）（1）比例閥線性化流量方程）比例閥線性化流量方程Q L = K q xv K c p L （1）式中式中K q比例閥流量增益；比例閥流量增益；K c 比例閥流量壓力比例閥流量壓力系數；系數；p L負載壓力；負載壓力；xv比例閥閥芯位移。比例閥閥芯位移。（2）伺服油缸流量連續性方程）伺服油缸流量連續性方程 Ap 液壓缸活塞的有效面積；液壓缸活塞的有效面積；x

7、p 活塞的位移；活塞的位移；Ctp-總泄漏系數；總泄漏系數；Vt液壓缸進油腔的容積；液壓缸進油腔的容積；e系系統的有效體積彈性模量。統的有效體積彈性模量。 （3） 液壓缸和負載力平衡方程液壓缸和負載力平衡方程 Mt 活塞以及與活塞相聯的負載折算到活活塞以及與活塞相聯的負載折算到活塞上的總質量；塞上的總質量；B p 活塞和負載的粘性阻活塞和負載的粘性阻尼系數；尼系數；K L 負載的彈簧剛度；負載的彈簧剛度；F L 作作用在活塞上的外負載力。用在活塞上的外負載力。 負載擾動引起的穩態誤差小于或等于負載擾動引起的穩態誤差小于或等于0.02，則由此確定系統的開環增益為：則由此確定系統的開環增益為： 綜

8、上所述，閥控缸的數學模型為：綜上所述，閥控缸的數學模型為： 對上式的數學模型進行簡化，不考慮干擾對上式的數學模型進行簡化，不考慮干擾油缸負載傳遞函數為：油缸負載傳遞函數為： （4）伺服比例閥建模伺服比例閥建模位移傳感器位移傳感器可以將系統伺服比例閥省略分析控制系統可以將系統伺服比例閥省略分析控制系統： 系統的Bode圖 系統的階躍響應曲線從上兩幅圖中可以看出，系統的幅值裕度從上兩幅圖中可以看出，系統的幅值裕度與相角穩定裕度均為負值，階躍響應曲線與相角穩定裕度均為負值，階躍響應曲線為發散振蕩，說明系統是不穩定的，必須為發散振蕩，說明系統是不穩定的，必須校正。校正。降解分析降解分析根軌跡根軌跡 MATLAB 仿真圖參考文獻參考文獻 1 孫衍石，靳寶全