[工学]电液伺服阀.ppt

5.3 力反馈两级电液伺服阀 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。 5.3 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。 5.3 力反馈两级电液伺服阀 力矩马达电路的电压平衡方程 表明：控制电压2Kuug一部分消耗在线圈电阻Rc和放大器内阻rp的发热，另一部分用来克服衔铁磁通变化在控制线圈中产生的反电动势。 将衔铁磁通 代入上式，得力矩马达电路基本电压平衡方程最终表达式： 令 每个线圈的反电动势常数（伏/弧度/秒） 每个线圈的自感系数（亨 或 欧?秒） 5.3 力反馈两级电液伺服阀 则有 其拉氏变换式: 方程式左边为放大器加在线圈上的总控制电压。右边第一项为电阻上的电压降；第二项为由于衔铁被放置在控制线圈内，以一定的速度运动，使通过衔铁上的极化磁通不断变化，因而在在线圈内产生的反电动势；第三项为线圈内电流变化所引起的感应电动势，包括线圈自感和两线圈互感产生的电动势。 由于 第三项可写成 表明，两线圈的自感和互感加在一起为4Lc。由于两线圈对控制电流i，是串联的，且紧密耦合的，结构参数也配对的故互感等于自感。每个线圈回路的总电感是2Lc，整个力矩马达的总电感4Lc。 5.3 力反馈两级电液伺服阀 由式 可得 式中， 控制线圈回路的转折频率。 （2）衔铁挡板组件的运动方程 由式 可知，力矩马达输出的电磁力矩包括： 中位电磁力矩 ，即衔铁处于中位时，控制△i产生的电磁力矩。 电磁弹簧力矩 ，即衔铁偏离中位时，气隙发生变化产生的附加电磁力矩。 5.3 力反馈两级电液伺服阀 在电磁力矩Td作用下，衔铁挡板组件的运动方程为： 式中，Ja衔铁挡板组件的转动惯量，Ba粘性阻尼系数，Ka弹簧管刚度，TL1喷嘴对挡板的液流力产生的负载力矩， TL2反馈杆变形对衔铁挡板组件产生的负载力矩。左边为力矩马达产生的电磁力矩，右端为作用在衔铁组件上的反力矩。 作用在挡板上的液流力对衔铁挡板组件产生的负载力矩 式中，AN喷嘴孔的面积，pLP两喷嘴腔的负载压差，喷嘴中心至弹簧管回转中心的距离。 5.3 力反馈两级电液伺服阀 反馈杆变形对衔铁挡板组件产生的负载力矩 式中，b反馈杆小球中心到喷嘴中心的距离，Ｋf反馈杆刚度。 因此，联立下列各式： 得，衔铁挡板组件的力矩平衡方程为： 5.3 力反馈两级电液伺服阀 经拉氏变换，得衔铁挡板组件的力矩平衡方程为： 即， 式中，Ｋmf力矩马达的总刚度（综合刚度），　 　　　Ｋan力矩马达的净弹簧刚度， 5.3 力反馈两级电液伺服阀 因此，可得 或 式中，ωmf力矩马达的总固有频率， 　　　ζmf力矩马达的机械组尼比， 5.3 力反馈两级电液伺服阀 因此，由式： 得力矩马达环节的方块图： 5.3 力反馈两级电液伺服阀 2 挡板位移与衔铁转角的关系 因此，上述力矩马达环节的方块图变换后为 5.3 力反馈两级电液伺服阀 3 喷嘴挡板至滑阀的传递函数 建立此环节的动态方程，假设 认为喷嘴挡板阀的综合特性是线性的，其线性化方程为 忽略滑阀的内外泄漏、摩擦力和失灵区 近似认为滑阀上的液动力是线性变化的，其稳态液动力为 根据上述假设，考虑液体可压缩性时，滑阀运动所需的流量为 式中，Vop滑阀处于中位时，左右腔每一腔的容积。 5.3 力反馈两级电液伺服阀 阀芯上作用的力平衡方程为 为简化，忽略实际数值较小的量，即 ， 则有 联立上述三式，得 式中， 喷嘴挡板-滑阀环节的固有频率 5.3 力反馈两级电液伺服阀 喷嘴挡板-滑阀环节的相对阻尼系数 因此，得传递函数 由于，ωf很小，近似为ωf≈0，则有 Kqp喷嘴挡板阀的流量增