第七章 电液伺服阀.ppt

* 根据二阶环节的相频特性公式 由相频特性曲线求得每一相角 所对应的ζsv值，然后取平均值。 由自动控制原理，对各种不同的ζ值，有一条对应的相频特性曲线，如图所示。将伺服阀的相频特性曲线与此对照，通过比较，确定ζsv 一阶近似的递函数可由下式估计 式中， ωsv伺服阀的转折频率， ωsv= Kvf或取频率特性曲线上相位滞后450所对应的频率。 7.6 力反馈两级电液伺服阀 * 五、力反馈伺服阀的频宽 在力反馈伺服阀的闭环传递函数中，由于Kvf是最低的转折频率，故，力反馈伺服阀的频宽主要由Kvf决定。 根据频宽的定义近似估计伺服阀的频宽。设输入伺服阀的差动电流△i为正弦信号，阀芯位移也按正弦规律变化，即 式中， Xv为阀芯运动的峰值位移，ω为运动的频率。 由式 ，得阀芯的运动速度为 因为 所以， 式中， Xf为挡板的峰值位移，KqpXf为喷嘴挡板阀的峰值流量。 7.6 力反馈两级电液伺服阀 * 根据频宽的定义 式中， Xv0为频率较低时阀芯的峰值位移，一般取 Xv0= Xvm/4。 由图近似求得挡板峰值位移Xf 。当伺服阀工作频率ω大于穿越频率ωc时，由于开环增益很低，图中的反馈可以忽略。此时，偏差信号 ，忽略力矩马达的动态，则有 因此，伺服阀频宽的近似表达式为 7.6 力反馈两级电液伺服阀 * 稳态时，由图得 因此，有 引入式 对比上两式，则得 表明，若已知开环增益Kvf，即可估算出伺服阀的幅频宽ωb。 7.6 力反馈两级电液伺服阀 * 当Xf=Xf0时，可得伺服阀的极限频宽为 式中， qc为喷嘴挡板阀零位时的泄漏量， 由式 可知， 为提高Kvf，应减小综合刚度Kmf。在设计时，可使衔铁挡板的净刚度Kan=0，即 作用在挡板上的液动力刚度一般很小，可以忽略。这样，弹簧刚度Ka与电磁簧刚度Km近似相等，衔铁挡板组件刚好处在静稳定的边缘上。当力矩马达装入伺服阀后，反馈杆刚度Kf就成为主要的弹簧刚度。当Kan=0时，则有 7.6 力反馈两级电液伺服阀 * 为提高Kvf，除了适当提高r/(r+b)的比值外，主要增大喷嘴直径（即增大Kqp)和减小滑阀直径，否则将会出现流量饱和现象，限制伺服阀的频宽，或只能在小振幅下达到所需的频宽。增大Kqp和减小Av是有限制的。增大Kqp受泄漏流量和力矩马达功率的限制，减小Av受阀的额定流量和阀芯最大行程的限制。 提高Kvf还受力反馈回路稳定性的限制，如 。为提高伺服阀的频宽，应提高力矩马达的固有频率ωmf和阻尼比ζmf。力反馈伺服阀的力矩马达动态被力反馈回路所包围，由于力矩马达固有频率是回路中最低的转折频率，所以，力矩马达就成为伺服阀响应能力的限制因素，在大流量伺服阀中更为突出。 7.6 力反馈两级电液伺服阀 * 六、力反馈伺服阀的静态特性 1 负载流量特性 负载流量特性：伺服阀输出流量qL、输出压力pL与控制电流ic三者之间的静态关系。 由式 及上图，可得稳态情况下伺服阀的传递函数： 力矩马达的静态电压平衡方程： 7.6 力反馈两级电液伺服阀 * 由上两式可得： 上式代入滑阀放大器的综合特性方程，即可求出伺服阀的负载流量特性方程，伺服阀的功率级通常采用零开口四边滑阀，因此，有 式中， 滑阀位移xv对输入控制电流ic的增益。 伺服阀的负载流量特性曲线 可见，电液伺服阀与滑阀的压力流量特性曲线形状是一样的，只是输入参量不同。滑阀为xv，电液伺服阀为电流△i。 7.6 力反馈两级电液伺服阀 * 2 空载流量特性 一般将伺服阀的空载流量特性称为伺服阀的流量特性，它是伺服阀的输出压力pL=0时，输出流量qL与控制电流ic之间的静态关系。 根据前面分析可知，当实际使用频率50Hz时，传递函数可简化为： 当pL=0时，得流量特性方程为： 由于伺服阀存在滞环及饱和，实际的流量特性曲线如图所示。 7.6 力反馈两级电液伺服阀 * 3 压力特性 伺服阀的压力特性是指负载通道封闭时， 即qL=0时，输出压力pL与控制电流ic之间的静态关系。压力特性一般与阀的泄漏有关，通常通过实验测定，其特性曲线如图所示。 可见，力反馈伺服阀闭环控制的是阀芯位移xv ，对由阀芯位移到输出流量qL来说，是开环控制，因此，流量控制的精确性需要靠滑阀的加工精度来保证。 7.6 力反馈两级电液伺服阀 * 补充知识：电液伺服阀使用维护说明 液压伺服阀污染度要求： 安装伺服阀的液压系统必须进行彻底清洗。 伺服阀进油口前必须配置公称过滤精度不低于10的滤油器 使用射流管电液伺服阀的液压系统油液推荐清洁度等级为： 长寿命使用时应达到-