液压伺服与比例控制系统 习题及答案 第四章习题答案.docx

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第四章习题答案

4-1什么是机液控制系统？机液控制系统有什么优缺点?

答：由机械反馈装置(如杠杆、齿轮、螺母—螺杆和凸轮等)和液压动力元件所组成的反馈控制系统称为机械液压控制系统；

优点：机液控制系统结构简单、工作可靠、使用维护比较容易；

缺点：由于没有伺服放大器，系统增益的调整极为不便，对动力机构的速度放大系数要求严格；并且机械反馈装置带来了间隙、摩擦和刚度等影响。

4-2为什么常把机液位置控制系统称为力放大器或助力器?

答：系统输入信号较小，通过液压放大元件和动力元件输出液压功率远大于输入功率，能实现功率放大。

4-3为什么机液位置控制系统的稳定性、响应速度和控制精度由液压动力组元件的特性所决定？

答：机液伺服系统中没有伺服放大器，系统开环放大系数就只能由动力元件参数所确定，所以系统的动态特性也由动力元件确定。

4-4为什么在机液位置控制系统中，阀流量增益很重要?

答：系统的稳定性是系统能够可靠工作的保证，是伺服系统最重要的特性，机液位置伺服系统的稳定性条件是：

，Kq值大小决定系统稳定性。

4-5低阻尼对液压控制的稳定性有什么影响?

答：低阻尼使得液压系统幅值裕量不足，相角裕量有余，系统不易稳定，振动较强。

提高阻尼比的方法：1、增加控制阀或油缸泄漏，方法简单，浪费功率；

增加油缸阻尼负载，有效提高阻尼比，不易实现；

采取反馈校正的方法，容易实现，调试困难。

4-6考虑结构刚度的影响时，如何从物理意义上理解综合刚度？

答：结构刚度与负载质量组成一个结构谐振系统。而结构谐振与液压谐振相耦合，又形成一个液压－机械谐振系统，这个刚度为综合刚度。

4-7考虑连接刚度时，反馈连接点对系统的稳定性有什么影响?

答：半闭环系统的稳定性好于全闭环系统，但是精度较差。

4-8反馈刚度对系统稳定性有什么影响?

答：由于综合频率总是低于液压固有频率，并且综合频率随反馈刚度的降低而降低，致使系统稳定性变坏，可见为增加稳定性就要尽可能增大反馈刚度值。

4-9为什么机液控制系统多用在精度和响应速度要求不高的场合？

答：机液伺服系统没有放大器，系统开环放大系数受到阀的流量增益限制，所以不能按照要求提高很多，故多用在精度和响应速度要求不高的场合。

4-10有一外反馈机液控制系统如图4-22所示，a=b，输入量为，输出量为，负载质量为，反馈系数略去泄漏及压缩的影响。请写出系统的基本方程，画出框图，并推导出系统的闭环传递函数。

答：

4-11在题4-10中，如果不忽略泄漏和压缩，而负载除质量外还有阻尼。试绘出系统伯德图，并标出幅值裕度和相位裕度

答：

机液位置伺服系统波德图

其中：，，Kg是幅值裕量，γ是相角裕量。

4-12如图4-23所示机液控制，阀的流量增益为，流量压力系数，活塞面积，活塞杆与负载连接刚度，负载质量，总压缩容积，油的有效体积弹性模数，阀的输入位移，活塞输出位移，求试绘出系统的框图并计算系统的稳定性条件。

答：

由图可知，该系统为半闭环系统，且半闭环系统稳定条件为

其中：综合阻尼比

综合谐振频率

结构谐振频率

液压弹簧刚度

开环放大系数

反馈放大系数

总而言之，将各系数带入不等式，可得到系统稳定条件：

图4－22外反馈机液伺服系统结构原理图图4－23考虑连接刚度时机液伺服系统

4-13如图4-24所示的机液控制，a=b，不计各种负载，假设油液是不可压缩的，液压缸活塞有效面积m2，行程m，负载质量kg，节流窗口面积梯度m，连接刚度N/m2，供油压力MPa，阀口流量系数，油液密度kg/m3。完成以下任务：(1)绘制系统框图；(2)计算系统的液压固有频率；(3)计算闭环幅值比下降到0.7时的工作频率及相位滞后。

答：

图4－24考虑反馈刚度kf的机液伺服系统图4－25机液位置伺服系统

4-14如图4-25所示的机液位置控制，供油压力MPa，节流窗口面积梯度m，液压缸活塞有效面积m2，液压固有频率rad/s，液压阻尼比=0.2。完成以下任务：(1)当幅值裕度为6dB时，反馈系数是多少？(2)若幅值裕度为6dB，总流量—压力系数m3/(Pa?s)，外负载力N，由此引起的位置误差(计算时，取，kg/m3)。

答：

将参数带入即可。