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电液伺服控制系统的应用研究


电液伺服控制系统的应用研究 【摘要】电液伺服控制是液压技术领域的重要分支。多年来,许多工业部门 和技术领域对高响应、 高精度、 高功率—重量比和大功率液压控制系统的需要不 断扩大,促使液压控制技术迅速发展。特别是控制理论在液压系统中的应用、计 算及电子技术与液压技术的结合,使这门技术不论在元件和系统方面、理论与应 用方面都日趋完善和成熟, 并形成一门学科。目前液压技术已经在许多部门得到 广泛应用,诸如冶金、机械等工业部门及飞机、船舶部门等。我国于 50 年代开 始液压伺服元件和系统的研究工作,现已生产几种系列电液伺服产品,电液伺服 控制系统的研究工作也取得很大进展。 【关键词】电液 伺服控制 应用 1、电液控制系统的特点、构成及分类 电液控制系统是一门比较年轻的技术,它的发展和普遍应用还不到 50 年, 然而, 凭借它的优点却形成了流体传动与控制的一个重要分支,并成为现代控制 工程的基本技术构成之一。 1.1 电液控制系统的特点 1) 液压执行元件的功率--重量比和转矩--惯性矩比(或力--质量比)大, 具有很 大的功率传递密度,可以构成体积小、重量轻、响应速度快的大功率控制单元。 2) 液压系统的负载刚度大,精度高。由于液压杠、执行元件的泄漏很少, 液体介质的体积弹性模量又很大,故具有较大的速度--负载刚性,即速度--力或 转速--力矩曲线斜率的倒数很大,因此有可能用于开环系统。用于闭环系统时则 表现为位置刚度大,其定位精度受负载变化的影响小。 3) 液压控制系统可以安全,可靠并迅速地实现频繁的带负载启动和制动, 进行正反向直线或回转运动和动力控制,而且具有很大的调速范围。 电气或电子技术和液压传动及控制相结合的产物 --电液控制系统兼备了电 气和液压的双重优势,形成了具有竞争力和自身技术特点。 当然, 在某些场合下, 指令和反馈元件也可全部采用机械、 气动或液压元件, 此时,即称为机械--液压控制系统和气动--液压控制系统。 1.2 电液控制系统的构成 工程实际中系统的指令及放大单元多采用电子设备。 电机械转换器往往是动 圈式或动铁式电磁元件和伺服电机、步进电机等。液压转换及放大器件可以是各 类开关式, 伺服式和比例式器件实际上是一功率放大单元。液压执行元件通常是 液压缸和液压马达,其输出参数只能是位移、速度、加速度和力或者转角、角速 度、 角加速度和转矩。测量和反馈器件是将上述执行元件输出的动力参数或者其 它中间状态变量加以检测并转换为反馈量,既可以采用电信号反馈至指令放大 器,亦可以采用机械或液压方式反馈至电--机械转换器的输出端。 1.3 电液控制系统的分类 电液控制系统可按是否采用反馈可分为开环控制系统和闭环控制系统。 1) 开环控制系统 : 若系统的输出量对系统的控制作用不产生影控制系统一 般不存在所谓的稳定性问题。 闭环控制系统:闭环控制系统也就是反馈控制系统。输入信号和反馈信号作 用于放大单元和执行部件, 使系统的受控对象的输出量趋近于期望值。闭环系统 的优点是对内部和外部干扰不敏感,但反馈带来了系统的稳定性问题。 如果按输入信号或受控输出参数的特性来分, 闭环控制系统又可分为伺服控 制系统、自动调整系统和过程控制系统三类: 1) 伺服控制系统:这种系统的输出量能跟踪随机指令信号的变化,其受控量 多是位移、速度、加速度、也可以是力和力矩。它被广泛应用于飞机、船舶和雷 达的运动控制。 2) 自动调整系统 : 这是一种输出量是常量或随时间变化得很慢的反馈控制 系统。其任务是在内外干扰作用下保持系统输出量为期望值。例如:恒温调节系

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