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液压速度控制系统 系统固有部分由比例、积分、二阶振荡环节组成 * * 第十一章 液压位置伺服系统 一、工作原理 １、伺服阀 ２、油缸 ３、工作台 4、位移传感器（滑动变阻器） 电液伺服系统中，位置系统是最常见的。 其优点是： ２、具有高精度和快速响应能力，具有很好的灵活 　　性和适应能力。 １、能控制很大的惯量和产生很大的力和力矩； 第一节　位置控制系统 二、稳定性分析 在 处出现一个峰值，其对数幅值为 稳定性判据： 即 ： 由于 ，故稳定条件也限制了系统的穿越 频率 ，即限制了系统的频宽。 通常液压阻尼比 ，故稳定性条件 可写成： 可见 被限制在 的20%~40%之间，因此， 对未经校正的系统要使频宽大于 是很难达到的。 为改善系统的性能，采用提高 的措施，也采用 加速度校正或压力负反馈校正来提高 ，从而 使系统的频宽达到或超过 　 值。 　　某些系统伺服阀的其它环节动态不能忽略，因此 其开环传递函数比较复杂。这时难以用解析法得到一 个比较简单的判断依据，通常用伯德图来校验系统的 闭环稳定性。 相位裕量： ——　 处的相角 一般要求大于30～60度。 幅值裕量： 幅值裕量一般应为 这就要求开环频率 特性以-20dB倍频 程穿越0分贝线。 　　由于位置系统阻尼比很小，所以相位裕量易于 保证，一般 ，但要保证有较大的幅值裕 量是不容易的，除非将 值压的很低。 第二节　系统的误差 一、稳态误差 对于简化的位置系统： 式中： 取拉氏反变换后： 二、静态误差 １、动力机构死区引起的误差 ２、伺服阀及放大器的零漂引起的误差 因供油压力和工作温度变化引起的零点漂移。 位移传感器的固有误差，调整基准误差等。 ３、测量误差 第三节　典型液压位置伺服系统的特点 及主要设计原则 一、位置伺服系统的特点 １、开环频率特性 　　位置系统是由一个积分环节和一个振荡环节组 成的。阻尼比 随工作点变动在很大范围内变化， 系统的开环增益 也因伺服阀的流量增益 的 变动而变化。因而造成开环频率特性的浮动，阀在 零位区时 最小，空载时 最大。所以位置系统 一般以零位区设计工况。由于 比较小，在比例 　　控制时，主要保证系统具有足够的幅值稳定裕 量，为此不得不将增益和穿越频率压得很低，系统 的相角裕量接近 二、设计原则 １、确定主要性能参数的原则 　　从选择动力机构的参数着手，应满足驱动负载和满足系统性能两方面。 a、提高系统的性能 为提高快速性，需具有较高的 值，为了提高 精度，需提高开环增益 ，两者都要受 的 限制（　 、　 上升，则　　下降。 由于 与Ａ成正比，应选择较大的Ａ，外 干扰产生的误差与 成正比，也要求较 大的Ａ，但大尺寸要求较大的伺服阀，使系统功 率加大，效率降低 （　 大，流量增益减小，要求 Ａ大）。 b、满足驱动负载的要求 按负载匹配原则选择Ａ，使所选的动力机构功率最小，效率高。 ２、确定参数间适当的比例关系 　　为使系统具有较好的动态特性，应要求它的闭 环频率特性在尽可能的频带内实现幅值近似为1。 即： 　　可以证明，对于3阶系统，满足上述条件的闭环 传递函数应为： 其开环传递函数应为： 令 则 　　如果系统具有以上参数值，即工程上所谓的“三 阶最佳系统”，但实际上，　不可能是0.707，所以 不经校正的液压伺服系统很难实现“三阶最佳”。实际 系统 　远远比0.707小且是多变的。应采取措施提高 　 和减小 的变化。如采用加速度反馈，压差反馈 校正提高阻尼比。 ３、其它因素 　　为减少系统的静差，在增益分配时，希望提高 电气部分的增益 　　　，减小液压部分的增益 　　从提高系统刚度考虑，应减小 （ 、　 减小），可见，适用于液压位置伺服系统的动力 机构应具有高的压力增益和低的流量增益（减小 静差）。 　　液压位置伺服系统应选择具有高的压力增益 和恒定流量增益的流量伺服阀，选择足够尺寸的 液压执行机构。 　　但低泄漏量的液压缸常有较大的磨擦力和要 求较大的启动压力，若要求系统具有较好的低速 平稳性，应选择低磨擦和较大泄漏量的液压执行 机构。 第四节　系统的校正 　为了设计高性能的位置系统，常采用校正的方法来做到。 一、滞后校正 １、作用：抬高低频段的增益，降低系统的稳态误差。 校正环节的传递函数为： 串联在系统的前向通路中（通常在功放之前）， 由于 ，为使校正后 不变，应调整前置放大 倍。 器的增益，使之增大 经校正的的开环传递函数为： 校正后图象： ２、确定参数的原则 （１） 附近 -20dB／10倍频程应足够宽， 满足幅值、相位裕量的要求； 位于 （２） 之间