机器人驱动及控制 课件 第6章 液压控制元件基础.pptx

机器人驱动及控制

第6章液压控制元件基础●学习目标掌握液压伺服控制系统原理及特点了解液压控制阀结构及分类掌握滑阀静态特性分析方法掌握零开口四边滑阀静态特性掌握正开口四边滑阀静态特性了解滑阀输出功率及效率掌握四边阀控缸传递函数建立和特性01020304050607

?机器人驱动控制最常见的驱动方式为电力驱动，但电力驱动的输出功率较小、驱动器与机器人关节连接处的减速齿轮等传动元件易磨损或破坏，在一些大功率作业场合，一般采用液压驱动控制。?液压驱动具有高功率、高带宽、快响应及精确性，能够满足机器人尤其是特种机器人户外或野外作业所需要的高负荷及快速运动需求。?液压驱动系统采用内燃机提供能源动力，通过添加燃料进行快速补给，具有续航能力长，比电力驱动更具优势。大狗机器人排涝机器人林业机器人

6.1液压伺服控制系统概述?液压伺服控制系统具有响应速度快、抗负载刚度大、功率-重量比大、体积小和重量轻等优点，在机器人驱动控制领域占据重要位置。相比电力伺服控制系统，其动态调整能力更强。2025/2/11

6.1液压伺服控制系统概述?液压伺服控制系统是以液压动力元件作驱动装置所组成的反馈控制系统。输出量（位移、速度和力）能够自动、快速而准确地复现输入量的变化规律。同时，还对输入信号进行功率放大，因此也是一个功率放大装置。6.1.1液压伺服控制系统工作原理及组成?液压泵是系统压力源，以恒定的压力向系统供油，供油压力由溢流阀调定。?液压动力元件由四边滑阀和液压缸组成。滑阀是转换放大元件，将输入的机械信号（阀芯位移）转换成液压信号（流量、压力）输出，并加以功率放大。?液压缸是执行元件，输入压力油流量，输出运动速度或位移。滑阀阀体与液压缸缸体集成于一体，构成反馈回路。此系统为闭环控制系统。2025/2/11

6.1液压伺服控制系统概述6.1.1液压伺服控制系统工作原理及组成?当滑阀阀芯处于阀套中位（零位）时，阀的四个窗口均关闭（阀芯凸肩宽度=阀套窗口宽度），阀没有流量输出，液压缸不动。?给阀芯输入位移xi，则窗口a、b便有一个相应开口量xv=xi，压力油经窗口a进入液压缸右腔，推动缸体右移，液压缸左腔油液经窗口b回油。缸体右移的同时，带动阀体也右移xp，使阀的开口量减小，即xv=xi-xp。?缸体位移=阀芯位移(xi=xp)，阀的开口量xv=0，阀的输出流量为零，液压缸停止运动，达到一个新的平衡，从而完成了液压缸输出位移对阀芯输入位移的跟随运动。2025/2/11

6.1液压伺服控制系统概述6.1.1液压伺服控制系统工作原理及组成?这个系统输出位移之所以能自动、快速而准确地复现输入位移的变化，是因为阀体与液压缸缸体集成于一体，构成了负反馈闭环控制系统。?控制过程中液压缸的输出位移能够持续不断地反馈到阀体上，与滑阀阀芯输入位移相比较，得出两者之间的位置偏差，这个位置偏差就是滑阀的开口量。?滑阀有开口量就有压力油输出到液压缸，驱动液压缸运动，使阀的开口量（偏差）减小，直至输出位移与输入位移相同。即此系统是靠偏差工作，用偏差来消除偏差，这就是反馈控制的原理。2025/2/11

6.1液压伺服控制系统概述?该系统中，移动滑阀阀芯所需要的信号功率很小，而系统的输出功率可以达到很大，这是一个功率放大装置。功率放大所需的能量由液压能源提供，由伺服系统偏差的大小自动进行供给能量的控制。因此，液压伺服系统也是一个控制液压能源输出的装置。6.1.1液压伺服控制系统工作原理及组成?该系统控制工作台（负载）的位置，使之按照指令电位器给定的规律变化。系统由指令电位器、反馈电位器、电子放大器、电液伺服阀、液压缸和工作台组成。?由于采用电液伺服阀作为液压控制元件，所以也称为阀控式电液位置伺服系统。2025/2/11

6.1液压伺服控制系统概述6.1.1液压伺服控制系统工作原理及组成?指令电位器将动触点位置指令xi转换成指令电压ur，被控制的工作台位置xp由反馈电位器检测并转换为反馈电压uf。两线性电位器接成桥式电路，得到偏差电压ue=ur-uf=K(xi-xp)，K=U/x0为电位器增益。?当工作台位置xp与指令位置xi一致时，电桥输出偏差电压ue=0，此时伺服放大器输出电流为零，电液伺服阀处于中位（零位），没有流量输出，工作台静止。2025/2/11

6.1液压伺服控制系统概述6.1.1液压伺服控制系统工作原理及组成?指令电位器动触点位置发生变化时，如向右移动一个位移△xi，在工作台位置发生变化之前，电桥输出偏差电压ue=K△xi，偏差电压经伺服放大器放大后变为电流信号去控制电液伺服阀，电液伺服阀输出压力油到液压缸推动工作台右移。?随工作台的移动，电桥输