第6章伺服驱动技术分解.ppt

三、传递函数简化 液压固有频率： 液压阻尼比： 对阀芯位移Xv的传递函数： 对外负载力矩TL的传递函数： 5.4.3 三通阀控制液压缸 基本结 构形式 一、基本方程： 二、传递函数： 三、传递函数简化 液压固有频率： 液压阻尼比： 传递函数近似式： 3.5 液压动力元件与负载的匹配 一、负载特性 （一） 惯性负载特性 惯性负载特性的数学表达式： 负载特性曲线： （二） 粘性负载特性 粘性负载特性的数学表达式： 负载特性曲线： （三） 弹性负载特性 弹性负载特性的数学表达式： 负载特性曲线： （四） 合成负载特性 负载特性的数学表达式： 负载特性曲线： 二、负载匹配 负载匹配定义： 根据负载轨迹来进行负载匹配时，只要使动力元件的输出持性曲线能够包围负载轨迹，同时使输出特性曲线与负载轨迹之间的区域尽量小，便认为液压动力元件与负载相匹配。 输出特性曲线： 在阀最大输出功率点有： 当供油压力确定后，推得液压缸活塞面积为： 阀的最大空载流量为： 思考题 1、什么叫液压动力元件?有哪些控制方式?有几种基本组成类型？ 2、负载类型对液压动力元件的传递函数有什么影响? 3、无弹性负载和有弹性负载时，描述传递函数的性能参数分别有哪几个？它们对系统动态特性有什么影响？ 4、何谓液压弹簧刚度?为什么要把液压弹簧刚度理解为动态刚度？ 5、液压固有频率和活塞位置有关．在计算系统稳定性时，四通阀控制双作用液比缸和三通阀控制差动液压缸应取活塞的什么位置?为什么? 6、为什么液压动力元件可以得到较大的固有频率? 7、为什么说液压阻尼比是一个“软量”?提高阻尼比的简单方法有哪几种?它们各有什么优缺点？ 8、何谓液压动力元件的刚度?代表什么意义? 9、三通阀控制液压缸和四通阀控制液压缸的固有顾率有什么不同?为什么? 10、阀控液压马达和泵控液压马达的特性有何不同，为什么? 11、为什么把称为速度放大系数?速度放大系数的量纲是什么? 12、何谓负载匹配?满足什么条件才算最佳匹配? 13、如何根据最佳负载匹配确定动力元件参数? 14、泵控液压马达系统有没有负载匹配问题?满足什么条件才是泵控液压马达的最佳匹配? 15、在长行程时，为什么不宜采用液压缸而采用液压马达？ 思考题 (1)脉冲当量的选择: 初步选择三相步进电机的步距角为0.750/1.50，三相六拍控制时步距角为0.750，每转其脉冲数为 根据脉冲当量 的定义， 可以得到中间齿轮传动比i为： 当 时，由公式： 设计大小齿轮为：Z1=20 Z2=25 m=2mm (2)等效惯量的计算： 1)滚珠丝杠的惯量： 2)齿轮的惯量： 求得： 3)拖板的运动惯量转化动电机轴的转动惯量： 4)总的等效转动惯量负载： (3)等效负载的计算： 1)折算到电机轴上的摩擦转矩 2)空载时折算到电机轴上的最大附加转矩 3)空载时折算到电机轴上的最大加速度转矩 初步选择电机为110BYG260B，其电机轴转动惯量为： 其矩频特性曲线见下图 由图可得电机的最大静转矩Mjmax=9.5Nm连续运转频率为 fm=1600Hz， 求加速度转矩为Mamax(按在0.03s之内加速到最大空行程速度3000mm/min计算) (a)快速启动时的启动转矩： (b)最大切削时所需转矩Mc： (c)快速进给时所需转矩Mk： 综上，应该以快速启动时所需的转矩作为选择电机的依据 (4)动态效核 1)转动惯量效核： 合适 2)最大带惯量启动频率： 3)最大空载启动频率： 4)最大工作频率： 分析和设计伺服系统主要有时域法和频域法 在时间领域中，利用解微分方程和根轨迹法来研究控制系统性能的方法，统称为时域法。 频率响应(频率特性)是系统在受到不同频率的正弦信号作用时，描述系统的稳态输出和输入间关系的数学模型，它既能反映系统的稳态性能，同时也包含了系统的动态性能。其优点是不需要把输出量变化全过程计算出来，就能分析系统中各个参量与系统性能的关系，在工程实践中应用广泛。(参见第4章的系统综合与校正的有关章节) 三、伺服系统动态设计 5.4 电液伺服驱动系统分析与设计 本节摘要 电液伺服驱动(或称液压动力机构)是由液压放大元件(液压控制元件)和液压执行元件组成。有四种基本型式的液压动力元件：阀控液压缸、阀控液压马达、泵控液压缸、泵控液压马达。 本节将建立几种基本的液压动力元件的传递函数，分析它们的动态特性和主要性能参数。 5.4.1 四通阀控制液压缸 基本结 构形式 一、基本方程： (一) 滑阀的流量方程 定义负载流量： (二) 液压缸流量连续性方程 进油腔流量： 回油腔流量： 液压缸工作腔的容积： 综合以上各式得液压缸流量连续