(小刘辉)阀控液压缸伺服系统的动态特性分析.doc

阀控液压缸伺服系统的动态特性分析 摘 要 顾名思义，就是利用阀来控制油缸的各种参数，又称阀控，还有泵控，是利用变量泵来控制执行件的各项运动参数，阀控简单便宜，但不节能，是以牺牲能量为代价的，泵控复杂较贵，但很节能。前者是节流调控，后者是容积调控。、； 一、建立阀控伺服系统的数学模型 阀控系统如图1-1所示。可将阀控系统分成输入元件、校正部分、放大元件、阀控操纵装置、反馈元件以及由输入x到输出y的“系统执行部分”。 图中 x-四通滑阀（这里是零开口）液压放大器的输入量，即电液伺服阀主芯的位移量； Δe-误差电信号； Px油源的恒定油压力； -滑阀放大器输出负载量； P1，P2-液压缸活塞两腔的压力； -液压缸漏损流量； V0-活塞处于缸体中间时两腔中油液体积（包括油路直到阀芯出口） 相等，都用V0表示，等于液压腔总油量的?，不在中位时，V0等于2V1V2／(V1＋V2)； V1、V2分别是油缸活塞两边腔内油液的容积； y-油缸活塞位移量，即负载位移量。 将电液伺服阀的动态特性放在放在阀的操纵装置框内，系统就是电液伺服系统。对别的多级控制阀，只要将其前面放大的动态特性包括在阀的操纵装置的动态特性中就行了。因此，图6-8的形式具有普遍意义。 假定其它部分的特性都已知，只分析滑阀-液压缸-负载部分的特性。按照一般情况分析，参考图6-8，可得 流量连续性方程 =Ady／dt＋V0dp1／βdt＋＋L0P1 (6-1) =－Ady／dt＋V0dp2／βdt－LmPL＋L0P2 A-活塞腔有效作用面积； Lm-执行元件的内漏系统数； L0-系统（执行元件加上管路）上的外漏损系数； =P1－P2这是负载压差。 元件的流量特性 =KqX－KlP1 QL2=－(KqX＋KlP1) Kq=|= (6-2) = 式6-1与式6-2联立得 KqX－KlP1= Ady／dt＋V0dp1／βdt＋LmPL＋L0P1 KqX＋KlP2= Ady／dt-V0dp2／βdt+LmPL-L0P2 两式相加得 KqX= Ady／dt＋V0dp1／βdt+ (6-3) 式中，系统漏损系数 =( Lm+L0+／2) (6-4) 活塞上的力平衡-力平衡特性 假定活塞杆及负载绝对刚性，暂不考虑结构柔度，则= (6-5) 系统执行部分传递函数 将式6-5代入6-3，并引入算符整理得 []Y+ (6-6) 输出y对输入x的部分传递函数为 (6-7) 输出y对干扰力的部分传递函数 (6-8) 系统在输入信号x下和干扰力作用下的总输出为 (6-9) 系统方块图 有式6-3及6-5可得执行部分的方块图，其余部分的传递函数已知，则系统方块图如图6-9所示 图6-9 执行部分方块图整理为6-7、6-8。 系统的非线性方程组 有式6-1,6-2得方程组 令 则 Δ (6-10) A 饱和非线性 其中（） Δ表示从Ps口流入、O口流出的流量差的一半。式6-10表明：流量差2Δ等于伺服阀-缸体系所有外漏与压缩流量之总和。 二 不计弹力时()阀控系统的典型特性 令，式6-6化为 []Y+ 考虑到,将上式写成标准形式 S+ (6-11) 式中 液压系统谐振角频率 (6-12) (6-13) 其中 (6-14) 传递函数 假定电气部分各环节的谐振频率比高得多，并且认为都是比例环节，阀操纵装置为电液伺服阀部分。使传递函数暂时假定为,把图6-9整理为图6-10。 系统开环传递函数 (6-15) 式中为开环增益 = (6-16) 其中电气部分的放大系数 电液伺服阀中四通滑阀功率放大级的流量系数 系统的传递函数为 (6-17) 对干扰信号的传递函数为 (6-18) 2.稳态特性与我稳定性判据 （1）稳态特性