液压伺服控制 教案

第1章 绪论（第一次课） 昆明理工大学机电工程学院   教 案       任课学院(系、部) 机电工程学院 教研室(实验室) 电机工程系 课 程 名 称 液压伺服控制 授 课 班级 课程类别 选修课 学时分配 课堂讲授32学时 教材 民兵爆破地雷教材pdf初中剪纸校本课程教材衍纸校本课程教材排球校本教材中国舞蹈家协会第四版四级教材 名称 液压伺服控制系统 作者 王春行 主 讲 教 师  龙威 职 称  讲师 单位 机电工程学院 班级科代表     机械工程学院 年 月   课程 名称 液压伺服控制 课程编号 总计学时：32 讲课学时：32 实验学时：0 学 分 2 类别 必修课（ ）选修课（ √） 理论课（ ） 实验课（ ） 任课 教师 龙威 职称 讲师 授课 对象 专业班级： 共 1 个班 主 要参 考资 料 序号 教材名称 作者 出版社 出版时间 1 液压控制系统 李洪人 国防工业出版社 1990年 2 液压控制系统 H．E梅里特 科学出版社 1976年 3 电液伺服与电液比例控制技术 杨逢瑜 清华大学出版社 2009年 教学 目的 要求 本课程的要求是使学生了解液压伺服系统的基本原理和基本应用。掌握液压伺服系统的工作原理、分类和优缺点。了解组成液压伺服系统的主要元件——电液伺服阀，动力机构的工作原理，工作特性，数学模型，方框图及传递函数。熟悉有关伺服放大器和检测元件的基本工作原理和应用。并能够掌握各种液压伺服系统包括电液位置、速度、力伺服系统的分析和设计以及它们的校正 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 和控制策略 具有设计一般液压控制系统的基本能力。 教学 重点 难点 液压伺服系统的主要元件——电液伺服阀，动力机构的工作原理，工作特性，数学模型，方框图及传递函数、伺服放大器和检测元件的基本工作原理及其应用、液压伺服系统包括电液位置、速度、力伺服系统的分析和设计以及它们的校正方法和控制策略   第1章 绪论（第一次课） 1.1 液压伺服控制系统的工作原理及组成 1.1.1 液压伺服与比例控制系统的工作原理 首先讲清楚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。在这种系统中，输出量(位移、速度、力等)能够自动地、快速而准确地复现输入量的变化规律。与此同时。还对输入信号进行功率放大，因此也是一个功率放大装置。 以—个简单的液压伺服控制系统为例 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 液压伺服控制的工作原理。液压泵是系统的能源，它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，它将输入的机械信号(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，输入是压力油的流量，输出是运动速度(或位移)。滑阀阀体与液压缸体刚性连结在一起，构成反馈回路。因此，这是个闭环控制系统。 再通过讲解电液伺服系统和电液比例系统的例子向学生讲明，什么是电液伺服系统，什么是电液比例系统，什么是阀控系统，什么是泵控系统，什么是恒压源，什么是恒流源。 1.1.2液压伺服与比例控制系统的组成 液压伺服与比例控制系统由以下一些基本元件组成： 输入元件：也称指令元件，它给出输入信号(指令信号)加于系统的输入端，是机械的、电气的、气动的等。如靠模、指令电位器或计算机等。 反馈测量元件：测量系统的输出并转换为反馈信号。这类元件也是多种形式的。各种传感器常作为反馈测量元件。 比较元件 ：将反馈信号与输入信号进行比较，给出偏差信号。 放大转换元件 ：将偏差信号故大、转换成液压信号(流量或压力)。如伺服放大器、机液伺服阀、电液伺服阀等。 执行元件 ：产生调节动作加于控制对象上，实现调节任务。如液压缸和液压马达等。 控制对象 ： 被控制的机器设备或物体，即负载。 此外，还可能有各种校正装只，以及不包含在控制回路内的液压能源装置。 1.2 液压伺服与比例控制的分类 讲述液压伺服与比例控制系统的不同分类方法 1.3 介绍液压伺服与比例控制系统的优缺点 1.4 液压伺服与比例控制系统的发展和应用 第一章小结 习 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ：1.1 1.2 1.4 第2章 液压放大元件（第二次课） 2.1圆柱滑阀的结构型式及分类 2.1.1按进、出阀的通道数划分 2.1.1按滑阀的工作边数划分 2.1.1按滑阀的预开口型式划分 2.1.1按阀套窗口的形状划分 2.1.1按阀芯的凸肩数目划分 主要讲清滑阀的基本结构，使学生掌握以下几点： （1）什么是阀通道数？ （2）什么是滑阀的工作边？ （3）滑阀的预开口型式？ （4）阀套窗口的形状？ （5）阀的凸肩数。 2.2滑阀静态持性的一般分析 2.2.1滑阀压力—流量方程的一般表达式 以正开口四边滑阀为例，推导滑阀静态特性方程的一般表达式。 主要有假设条件，压力平衡方程，流量连续性方程，阀口流量方程，配磨和匹配条件。最后得出一般方程的表达式。 2.2.2滑阀的静态特性曲线 讲解阀的压力流量特性曲线，阀的空载流量特性，阀的压力特性曲线 2.2.2阀的线性化分析和阀的系数 阀的压力“流量持性是非线性的。利用线件化理论对系统进行动态分析时．必须将这个方程线性化。负载压力流量方程在某一特定工作点附近展成台劳级数。忽略掉高阶无穷小量，就可得到线性化的表达式。 重点介绍三个阀系数：压力流量系数，流量增益，压力增益和它们之间的关系。 习题：2.4； 2.3零开口四边滑阀的静态特性（第三次课） 2.3.1推导理想零开口四边滑闻的静态特性，重点介绍阀系数，零位泄漏量 2.3.2.1理想零开口四边滑阀的压力—流量方程，让学生了解什么是理想滑阀，什么是实际滑阀。 2.3.2.2理想零开口四边滑阀的阀系数，介绍3个阀系数 2.3.2实际零开口四边滑阀的静态特性，通过流体力学缝隙流动公式，计算实际滑阀的3个阀系数。 2.3.2.1压力特性曲线 2.3.2.2泄漏流量曲线 2.3.2.3中位泄漏流量曲线 2.4正开口四边滑阀的特性 2.5双边滑阀的静态特性 2.5.1零开口双边滑阀的静态特性 介绍零开口双边滑阀静态特性的无因次方程，推导3个阀系数和零位泄漏量。 2.5.2正开口双边滑阀的静态特性 介绍正开口双边滑阀静态特性的无因次方程，推导3个阀系数和零位泄漏量。 2.6滑阀的受力分析（第四次课） 2.6.1作用在滑阀阀芯上的液动力 2.6.1.1稳态液动力 重点介绍什么是稳态液动力，推导稳态液动力的计算公式，通过对一个阀口的稳态液动力的分析，进而得到作用在零开口四边滑阀上的稳态液动力和作用在正开口四边滑阀上的稳态液动力。 2.6.1.2瞬态液动力 重点介绍什么是瞬态液动力，推导瞬态液动力的计算公式，通过对一个阀口的瞬态液动力的分析，进而得到作用在零开口四边滑阀上的瞬态液动力和作用在正开口四边滑阀上的瞬态液动力。 2.6.2滑阀的驱动力 根据阀芯运动的力的平衡方程式，可以得到阀芯运动的总的驱动力。 2.7滑阀的输出功率和效率 在液压伺服系统中，滑阀经常作为为功率放大元件使用。从经济指标出发应该研究其输出功率和效率。推导阀的输出功率的表达式，接着求出滑阀的效率。向学生介绍因为在液压伺服系统中，效率是随负载变化而变化的，而负载并非恒定，因此系统效率不可能经常保持在最高值。另外，作为控制系统，系统的稳定性、响应速度和精度等指标往往比效率更重要。为了保证这些指标，经常不得个牺牲一部分效率指标。 通过对结果分析表明，重点交待在pL=2/3ps时，整个液压伺服系统的效率最高，同时阀的输比功率也最大，故通常取pL=2/3ps作为阀的设计负载压力。限制pL值的另一个原因是在pL≦2/3ps的范围内，阀的流量增益和流量—压力系数的变化也不大。流量增益降低和流量—压力系数增大会影响系统的性能，所以一般都是将PL限制在2/3ps的范围内。 2.8滑阀的设计（第五次课） 2.8.1结构型式的选择 (一)滑阀工作边数的选择 滑阀的工作作边数(或通路数)的选择要考虑液压执行元件的型式。双边滑阎只能控制差动液压缸，而四边滑阀可以控制双作用液压缸和液压马达。从性能上看，四边滑阀优于双边滑、两者的枣位流量增益是一样的，但双边阀的压力增益只有四边阀的一半。从结构 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 上看，双边阀优于四边阀。通常、双边滑阀多用于机液伺服系统，而四边滑阀多用于电液伺服系统。 (二)节流窗口形状的选择 节流窗口形状一般都是根据系统要求的流量增益特性来选择的。在大多数情况希望采用矩形窗口以获得线性的流量增益。圆孔形窗口加工简单，但其流量增益特性是非线性的。所以只在一些要求不高的场合使用。 (三)预开口型式的选择 零开口阀(矩形窗口)具有线性的流量增益特性，压力增益高，零位位泄漏量小、因此得到广泛的应用。正开口阀(指部分正开口)由于流量增益是非线性的．压力增益低，零位泄漏流量大，因此只在一些特殊的情况广使用。负开口阀在在依附近具有死区特性，因而很少采用。 (四)阀芯凸肩数的选择 二通阀可采用两个凸肩，三通阀可采用两个或二个凸肩，四通网可采用三个或四个凸肩，凸肩数与阀的通路数、工作边的布置、供油密封及回油密封等有关。 2.8.2主要参数的确定 根据负载的工作要求可以确定阀的额定流量和供油压力。通常，阀的额定流量是指阀的最大空载流量， (一)面积梯度 在供油压力一定时，面积梯度的大小决定了阀的零位流量增益。故影响着液压伺服系统的稳定件等。一般地说．阀的流量增益必须与系统中其它元件的增益相配合．以得到所需要的开环增益。阀的流量增益确定后，W的数值也就确定了。 在机液伺服系统中，改变W是调整系统开环增益的主要方法。有时是唯一的方法(单位反馈系统)。因此W的确定十分重要。而在电液伺服系统中．调整电子放大器的增益可以很方便地改变回路增益，所以阀的流量增益或面积梯度的确定就不十分重要．而阀芯的最大位移往往要受到电磁操纵元件的输出位移的限制，所以阀芯的选择显得更为重要。 (二)阀芯最大位移 通常希望适当降低W以增加阀芯位移值。这样可以提高阀的抗污染能力，减少出现堵塞现象；同时可以避免在小开口时因堵塞而造成的流量增益下降，可以降低阀芯轴向尺寸加工公差的要求。但是阀芯较大时，要受电磁操纵元件的输出位移和输出力的限制。在机液伺服系统中。由于操纵机构的输出力和输出位移较大，可以有较大的阀芯位移值。 (三)阀芯直径d 为了保证阀芯有足够的刚度．应使阀芯颈部直径为阀芯直径的一半另外，为了确保节流窗口为可控的节流口以避免流量饱和现象，阀腔通道内的流速不应过大。为此应使阀腔通道的面积为控制窗口最大面积的4倍以上。 2.9喷嘴挡板阀（第六次课） 首先介绍喷嘴挡板阀的特点 2.9.1单喷嘴挡板阀的静态特性 压力特性，推导其静态特性方程，给出无量纲压力流量曲线方程 压力流量特性，找到零位时最佳的控制压力 零位阀系数，三个阀系数的计算 零位泄漏量，讲解由于零位泄漏会造成额外的功率损失 2.9.2双喷嘴挡板阀的静态特性 压力流量特性，建立三个方程，指出双喷嘴挡板阀可以用于控制双作用液压缸和马达 压力特性，导出零位条件 阀的零位系数，重点介绍计算 3个阀系数的方法，由于阀的静态特性方程是由3个方程组成，因此，需要分别对非线性方程线性化，而得到3个阀系数 2.9.3作用在挡板上的液动力 首先研究单喷嘴挡板阀的情况 然后研究双喷嘴挡板阀的受力 2.9.4 喷嘴挡板阀的设计 （一）      喷嘴口直径，依据零位流量增益确定 （二）      喷嘴挡板的零位间隙，根据避免流量饱和确定 （三）      固定节流口直径 （四）      其它参数 包括流量系数，喷嘴口长度，固定节流口长度和直径只比 2.10射流管阀 2.10.1.工作原理 根据挂图讲解射流管阀的工作原理．射流管阀主要由射流管1和接收器2组成。射流管可以绕丈承中心3转动。接收器上有两个圆形的接收口，二个接收口分别与液压缸的两腔相联。来自液压能源的恒压力、恒流量的液流通过支承中心引入射流管，经射流管喷嘴向接收器喷射。压力油的液压能通过射流管的喷啪转换为液流的动能(速度能)，液流被接收孔接收后．又将动能转换为压力能。 有信号输入时，射流管由对中弹簧保持在两个接收口的中间位置，两个接收扎所接收的射流动能相同，因此两个接收口的恢复压力也相等，液压缸活塞不动。当有输入信号时，射流管偏离中间位置，两个接收孔所接收的射流动能不再相等，其中一个增加而另—个减小，因此两个接收口的恢复压力不等，其压差使液压缸活塞运动。 2.10.2.静态特性 向学生交待射流管阀的流动情况比较复杂，日前还难以准确地进行理论分析计算，性能也难以预测。其静态特性主要由实验得到。 给出实验的压力特性，流量特性和压力流量特性的曲线，使学生了解射流管阀的特性 2.10.3.射流管阀的几何参数 射流管阀的主要几何参数有喷嘴的锥角、喷嘴孔直径、喷嘴端面至接收孔的距离、接收孔直径以从孔间距等。目前还不能进行精确的理论分析计算，丰要靠经验和试验来设计。主要向学生介绍一种实验研究的结果。 介绍压力效率和流量效率的概念，为了使射流管 阀输出最大的压力效率和流量效率，据此选择射流管阀的几个主要几何参数。 2.10.4射流管阀的特点 射管阀的优点： 1)射流管阀最大优点是抗污染能力，对油液清洁度要求不高，从而提高了工作的可靠性和使用寿命。 2)压力恢复系数系数和流量恢复系数高，一般均在70％以上，有时达90％以上，由于效率高，既可作前置放大元件．也可作小功率伺服系统的功率放大元件。 射流管阀的缺点： 1)其特性不易预测。主要靠经验确定。射流管受射流力的作用。容易严生振动。 2)和喷嘴挡板阀的挡板相比．射流管的惯性较大．因此其动态响应特性不如喷嘴挡板阀 3)零位泄漏流最大。 4)当油液粘度变化时，对特性影响较大，低温待性较差。 思考题 习题 第3章 液压动力元件（第七次课） 液压动力元件(或称液压动力机构)是由液压放大元件(液压控制元件)和液压执行元件组成的。液压放大元件可以是液压控制阀，也可以是伺服变量泵。液压执行元件是液压缸或液压马达。由它们可以组成四种基本型式的液压动力元件：阀控液压缸、阀控液压马达、泵控液压缸、泵控液压马达。前两种动力元件可以构成阀控(节流控制)系统，后两种动力元件可以构成泵控(容积控制)系统。 在大多数液压伺服系统中，液压动力元件是一个关键性的部件，它的动态特性在很大程度上决定着整个系统的件能。本章将建立几种基本的液压动力元件的传递函数，分析它们的动态特性和主要性能参数。所讨论的内容是分析和设计整个液压伺服系统的基础。 3. 1四通阀控制液压缸 3.1.1 基本方程 用挂图讲解四通阀控制液压缸的原理图。可达到生动直观的效果，使学生易于接受。 (一)滑阀的流量方程 假定：阀是零开口四边滑阀，四个节流窗口是匹配相对称的．供油压力恒定，回油压力为零 。 得到阀口流量方程的线性化表达式。 (二)液压缸流量连续性方程 假定：阀与液压缸的连接管道对称且短而粗，管道中的压力损失和管道动态可以忽略；液压缸每个工作腔内各处压力相等，油温和体积弹性模量为常数；液压缸内、外泄漏均为层流流动。得到进入缸两个腔室的流量连续性方程。 (三)液比缸和负载的力平衡方程 液压动力元件的动态特件受负载持性的影响。负载力一般包括惯性力、粘性阻尼力、弹性力和任意外负载力。 建立液压缸的输出力与负载力的平衡方程。 3.1.2 方块图与传递函数 式(3—1)、(3—8)和式(3－9)是阀控液压缸的三个基本方程，它们完全描述了阀控液压缸的动态持性，强调这是建立动力元件动态特性的基本方程，应该熟记这三个基本方程。 3.1.3 传递函数的简化 在动态方程中，考虑了惯性负载、粘件摩擦负载、弹性负载以及油液的压缩性和液压缸泄漏等影响因素，是一个十分通用的形式。实际系统的负载往往比较简单，而且根据具体使用情况有些影响因素可以忽略，这样传递函数就可以大为简化。 无弹性负载的情况，伺服系统的负载在很多情况下是以惯件负载为主，而没有弹性负载或弹性负载很小可以忽略。在液压马达作执行元件的伺服系统中。弹件负载更是少见。所以没有弹性负载的情况是比较普遍的，也是比较典型的。根据推导的传递函数表达式，可以得到系统的数学模型是3阶的积分加振荡环节。接着引出液压固有频率和液压阻尼比的概念，以及影响这两个参数的因素。 有弹性负载的情况，在阀控液压缸中弹性负载还是比较常见的．例如在两级液压放大器中，当功率级滑阀带对中弹簧时，就属于这种情况。液压材料试验机是施力于材料而使之变形的，所以试验机的负载就是弹性负载，被试材料就是一个硬弹簧。此时向学生交待，传递函数变成了惯性加振荡环节。 其它的简化情况，根据不同的负载会得到不同的传递函数，重点交待，只要有储能元件，就会有振荡环节存在，只要有弹性环节，就会有惯性环节存在，空载时，阀控缸就是一个积分环节。 3.1.4 频率响应分析（第八次课） 阀控液压缸对指令输入和对干扰输入的动态特性，可由相应的传递函数及其性能参数所确定。由于负载特性不同，其传递由数的形式也不同。 3.1.4.1没有弹性负载时的频率特性分析 推导出对指令输入的动态响应特性的传递函数数式，它由比例、积分和2阶振荡环节组成，主要的性能参数为速度放大系数，液压固有频率吨和液压阻尼比。重点讲授这三个参数对系统动态特性的影响。 (1)速度放大系数 由于传递函数中包含一个积分环节、所以在稳态时，液压缸活塞的输出速度与阀的输入位移成比例．比例系数即为速度放大系数(速度增益)。它表示阀对液压活塞速度控制的灵敏度。速度放大系数直接影响系统的稳定件、响应速度和精度。提高速度放大系数可以提高系绽的响应速度和精度。但使系统的稳定性变坏。速度放大系数随阀的流量增益变化而变化。 (2)液压固有频率 液压固有频率是负载质量与液压缸工作腔中的油液压缩性所形成的液压弹簧相互作用的结果。应重点讲授提高液压固有频率的方法有： 增大液压缸活塞的面积 减少总的压缩容积 减少折算到活塞上的总的质量 提高容积弹性模数 （3）液压阻尼比，给出液压阻尼比的表达式，分析影响液压阻尼比的因素，以及介绍提高阻尼比的方法及其各自的优缺点。 接着推导对干扰力的响应，给出闭环刚度的概念，包括闭环位置刚度和闭环速度刚度，说明闭环系统抵抗外负载变化的能力增强。 3.1.4.2有弹性负载时的频率响应分析 根据传递函数，画出频率响应的波德图，分析系统的主要参数对系统的性能的影响。由于惯性环节的存在，使系统变成了一阶系统，对单位阶跃输入就是有差的了。 3. 2四通阀控制液压马达（第九次课） 其传递函数与阀控缸形式一样，关键交待一个是实现的对直线位移的控制，一个是实现对转角的控制。 3. 3三通阀控制液压缸 3.3.1 基本方程 用挂图说明三通阀控缸的原理，基本方程基本同四通阀控缸，使学生注意到液压固有频率值发生了变化，原因使三通阀控缸只有一个控制腔。 3.3.2 传递函数 传递函数的类型与四通阀控缸一样，但要使学生注意三通阀控缸的动态特性不如四通阀控缸，其主要用在机液伺服系统中。 3. 4泵控液压马达（第十次课） 从原理上讲明泵控马达系统属于容积控制原理，泵的输出流量与泵的排量控制转角可看作线性关系。 3.4.1 基本方程 基本方程仍然有3个，但注意推导方程时为分析简化所作的假设条件，在具体推导时交待每个假设条件的使用情况。所得到的传递函数类型等同于阀控液压缸。 3.4.2 传递函数 所得到的传递函数类似等同于阀控液压缸，但要注意具体参数的变化和对系统性能的影响。 3.4.3 泵控液压马达与阀控液压马达的比较 交待泵控液压马达的液压固有频率低于阀控液压马达，泵控液压马达的阻尼比小于阀控液压马达，但是比较恒定，泵控液压马达的增益和静态速度刚度也比较恒定。使学生了解为什么会产生这种现象，注意阀控马达和泵控马达的区别。 3. 5液压动力元件与负载的匹配 3.5.1 负载特性 介绍负载特性的定义，负载的类型。 3.5.1.1 惯性负载特性 推导惯性负载特性的数学表达式，画出负载特性曲线，可以看到有惯性负载负载特性曲线是个封闭的椭圆。特别交待当输入信号的频率发生变化时，椭圆形状的改变情况。 3.5.1.2 粘性阻尼负载特性 推导粘性负载特性的数学表达式，画出负载特性曲线，可以看到有粘性负载负载特性曲线是条直线。 3.5.1.3 弹性负载特性 推导弹性负载特性的数学表达式，画出负载特性曲线，可以看到有弹性负载负载特性曲线也是个封闭的椭圆。同时也应使学生注意频率变化时曲线形状的改变。 3.5.1.4 合成负载特性 推导合成负载特性的数学表达式，画出负载特性曲线，可以看到合成负载负载曲线是个封闭的斜椭圆。 3.5.2 等效负载的计算 通过一个实例来主要介绍等效刚度的计算和等效负载的计算，液压执行元件有时通过机械传动装置与负载相联，如齿轮传动装置、滚珠丝杠等。为了分析计算方便，需要将负载惯量、负载阻尼、负载刚度等折算到液压执行元件的输出端，或相反将液压执行元件的惯量、阻尼等折算到负载端。如果还耍考虑结构柔度的影响其负载模型则为二自由度或多自由度系统。根据分析可得出结论：将系统一部分惯量、粘性阻尼系数和刚度折算到转数高i倍的另一部分时，只需特它们除以传动比的平方即可。相反地．将惯量、粘性阻尼系数和刚度折算到转数低i倍的另一部分时，只需乘以传动比的平方即可。 3.5.3 液压动力元件的输出特性 液压动力元件的输出特性是在稳态情况下，执行元件的输出速度、输出力与阀的输入位移三者之间的关系，可由阀的压力—流量特性变换得到。将阀的负载流量除以液压缸的面积(或液压马达排量)，负载压力乘以液压缸面积(或液压马达排量)，就可以得到动力元件的输出特性， 通过改变供油压力，阀的最大开口面积和液压缸活塞面积可以改变输出特性曲线的形状，可以实现负载的匹配。 3.5.4 负载匹配 交待什么是负载匹配？根据负载轨迹来进行负载匹配时，只要使动力元件的输出持性曲线能够包围负载轨迹，同时使输出特性曲线与负载轨迹之间的区域尽量小，便认为液压动力元件与负载相匹配。 3.5.5 根据负载最佳匹配确定液压动力元件的参数 重点介绍计算方法和计算公式 思考题 习题 第4章 机液伺服系统（第十一次课） 首先讲明白什么是机液伺服系统？由机械反馈装置和液压动力元件所组成的反馈控制系统称为机械液压伺服系统。机液伺服系统主要用来进行位置控制，也可以用来控制其它物理量，如原动机的转速控制等。机液伺服系统结构简单、工作可靠、容易维护，因此广泛地应用于飞机舵面操纵系统、车辆转向助力装置相仿型机床中。 4.1机液位置伺服系统 4.1.1 系统方框图 首先用飞机上的液压助力器为例，结合挂图，建立系统的数学模型，并画出方框图。关键在于建立输入位移反馈的油缸位移和阀口开度之间的关系，用三角形几何相似原理，给出三者之间的表达式，阀控缸的数学模型前面已经导出，因此可以直接引用。最后给出方框图。 4.1.2 系统稳定性分析 求出前向通道的传递函数，画出波德图，根据波德图给出稳定性条件，也可以由劳斯判据得到系统的稳定性条件。稳定条件为Kv/2ξhωh﹤1，在设计液压位置伺服系统时，可以把它作为一个经验法则。由图4—3所示的伯德图可以看出，穿越频率近似等于开环放大系数。安际上穿越频率稍大于开环放大系数，而系统的频宽又稍大于穿越频率。所以开环放大系数愈大，系统的响应速度愈快。另外，开环放大系数越大，系统的控制精度也越高。所以要提高系统的响应速度和精度，就要提高开环放大系数，但要受稳定性限制。通常液压伺服系统是欠阻尼的，由于阻尼比小限制了系统的性能。所以提高阻尼比对改善系统性能来说是十分关键的。 4. 2结构柔度对系统稳定性影响 什么是结构柔度？结构柔度包括固定执行元件的结构柔度、执行元件与负载间的联接机构的柔度或传动机构的柔度以及反馈机构的柔度等。在以前的分析中，没有考虑结构柔度的影响，把动力元件的负载看成是集中参数表示的单弹簧单质量系统。实际中所碰到的大多数负载可以很好地近似看成这种简单的情况。但是在某些情况下，负载为几个集中质量以柔性结构相联接的二自由度或多自由度系统。如果结构刚度和液压弹簧刚度相当或者还要小时，将使系统的稳定性变坏．此时必须考虑结构柔度的影响。 4.2.1 基本方程与传递函数 基本方程仍然是三个基本方程，但在建立力的平衡方程时，要考虑结构柔度的影响，这里要重点介绍力的平衡方程如何建立，分别对缸体，阀体和活塞建立力的平衡方程。然后消去中间变量，最后得到考虑结构柔度的系统的传递函数。 主要介绍什么是结构刚度？ 什么是固定结构的固有频率？ 什么是连接结构的固有频率？ 什么是综合谐振频率？ 什么是综合刚度？ 什么是综合阻尼比？ 4.2.2 考虑结构柔度的系统稳定性 4.2.2.1全闭环系统的稳定性 假定反馈从负载端取出构成全闭环系统，如图4—6所示。开环系统的伯德图见图4—7曲线a，此时系统的稳定条件为Kv﹤2ζnωn，系统的稳定性和频宽受综合谐振频率和综合阻尼比所限制。 4.2.2.2半闭环系统的稳定性 如果反馈从活塞输出端引出构成半闭环系统，其方块图如图4－8所示。此时系统开环传递函数含有2阶微分环节，当谐振频率ωs2与综合谐振频率ωn靠的很近时，反谐振二阶微分环节对综合谐振有一个对消作用，使综合谐振峰值减小，如图4—7中曲线5，从而改善了系统的稳定性。 总结：半闭环系统的稳定性比全闭环系统的稳定性好得多。但半闭环系统的精度一般来说精度要比全闭环系统低。 4.2.2.3 提高综合谐振频率的和阻尼比的方法 如上所述，由于结构柔度的影响，产生了结构谐振与液压谐振的耦合，使系统出现了一个频率低、阻尼比小的综合谐振。综合谐振频率和综合阻尼比常常成为影响系统稳定性和限制系统领宽的主要因素，因此提高综合谐振频率和综合阻尼比具有重要意义。 介绍提高综合谐振频率和综合阻尼比的途径。 4.3动压反馈装置 液比伺服系统往往是欠阻尼的，液压阻尼比小直接影响到系统的稳定性、响应速度和精度。因此提高阻尼比，对改善系统性能是十分重要的。在第三章已介绍过，在液压缸两腔之间设置旁路泄漏通道，或采用正开口滑阀都可以增加系统的阻尼，但增加了功率损失，降低了系统的静刚度。采用动压反馈可以有效地提高阻尼比，而又避免了上述缺点。因此动压反馈是液压伺服系统中最常用的增加阻尼的方法。 首先介绍两种常用的动压反馈装置，分别是液阻加空气蓄能器和油气阻尼器，通过建立它们的动态特性方程式，导出负载压力和和旁路流量之间的传递函数，解释为什么动压反馈装置为什么可以不降低系统的静态刚度又可以在动态时提供阻尼。 4.4液压转矩放大器 4.4.1 结构原理 液压转距放大器是一种带机械反渍的液压伺服机构，用挂图说明其原理。它由四边滑阀、液压马达和螺杆、螺母反馈机构三部分组成。输入转角经阀芯端部的螺杆螺母副变成阀芯位移，使阀芯与阀套间形成开口，控制进出液压马达的压力油的流动方向和流量。液压马达轴按相应的方向转动。液压马达轴的转角带动反馈螺母旋转，通过螺杆使阀芯移复位。这样，液压马达轴完全跟踪阀芯输入转角而转动。但是液压马达的输出力矩要比转动阀芯所得要的输入力矩大得多，所以把这种装置叫做液压转矩放大器。液压转矩放大器由步进电动机通过减速齿轮驱动，就构成了电液步进马达。液压马达的转角与输入的脉冲数成比例，而其转速与输入的脉冲频率成比例。电液步进马达在开环数字程序控制机床中得到过广泛应用。液压转矩放大器实质上就是一个闭环控制的阀控液压马达。 4.4.2 方框图和传递函数 关键是准确建立液压扭矩放大器输入转角、输出转角、和滑阀阀芯位移之间的关系。阀控马达的数学模型可以直接引用以前推导的结果。 数学模型相对比较简单。 4.4.3 液压转矩放大器稳定性计算举例 通过实例计算其稳定性， 习题 思考题 第5章 电液伺服阀与比例阀（第十二次课） 电液伺服与比例阀既是电液转换元件，又是功率放大元件。它能够将输入的微小电气信号转换为大功率的液压信号(流量与压力)输出。根据输出液压信号的不问，电液伺服阀与比例阀可分为电液流量控制伺服阀与比例阀和电液压力控制伺服阀与比例阀两大类。 在电液伺服系统中，电液伺服阀与比例阀将系统的电气部分与液压部分连接起来，实现电、液信号的转换与放大以及对液压执行元件的控制。电液伺服阀与比例阀是电液伺服系统和比例系统的关键部件．它的性能及正确使用，直接关系列整个系统的控制精度和响应速度，也直接影响到系统丁作的可靠性和寿命。 电液伺服阀与比例阀控制精度高、响应速度快，是一种高性能的电液控制元件，在液压伺服系统中得到了广泛的应用。 5 1电液伺服阀的组成和分类 5.1.1 电液伺服阀的组成 电液伺服阀通常由力矩马达(或力马达)、液压放大器、反馈机构(或平衡机构)三部分组成。 5.1.2 电液伺服阀的分类 5.1.2.1按液压放大级数分 单级伺服阀 此类阀结构简单、价格低廉，但由于力矩马达或力马达输出力矩或力小、定 位刚度低，使阀的输出流量有限，对负裁动态变化敏感，阀的稳定性在很大程度上取决1：负 载动态，容易产生不稳定状态。只适用于低压、小流量和负载动态变化不大的场合。 两级伺服阀 此类阀克服了单级伺服阀缺点，是最常用的型式。 三级伺服阀 此类阀通常是由一个两级伺服阀作前置级控制第三级功率滑阀．功率级滑阀阀芯位移通过电气反馈形成闭环控制，实现功率级滑阀阀芯的定位。三级伺服阀通常只用在大流量的场合。 5.1.2.2按第一级阀的结构形式分类 可分为：滑阀、单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀 射流管阀和偏转板射流阀。 分别介绍各自的优缺点 5.1.2.3按反馈形式分类 可分为滑阀位置反嫂、负载流量反馈和负载压力反馈三种 5.1.2.4按力矩马达是否浸泡在油中分类 湿式的可使力矩马达受到油液的冷却，但油液中存在的铁污物使力短马达持性变坏，干式的则可使力矩马达不受油液污染的影响，目前的伺服阀都采用干式的。 5 2力矩马达 在电液伺服阀中力矩马达的作用是将电信号转换为机械运动，因而是一个电气—机械转换器。电气—机械转换器是利用电磁原理工作的。它由永久磁铁或激隘线圈产生极化磁场。电气控制信号通过控制线圈产生控制磁场，两个磁场之间相互作用产生与控制信号成比例并能反应控制信号极性的力或力矩，从而使其运动部分产直线位移或角位移的机械运动。 5.2.1 力矩马达的分类及要求 5.2.1.1力矩马达的分类 1)根据可动件的运动形式可分为：直线位移式和角位移式，前者称力马达，后者称力矩马达。 2)按可动件结构形式可分为：动铁式和动圈式两种。前者可动件是衔铁，后者可动件是控制线圈。 3)按极化磁场产生的方式可分为：非激磁式、固定电流激磁和永磁式三钟。 5.2.1.2对力矩马达的要求 作为阀的驱动装置，对它提出以下要求； 1)能够产生足够的输出力和行程，问时体积小、重量轻。 2)动态性能好、响应速度快。 3)直线件好、死区小、灵敏度高和磁滞小。 4)在某些使用情况下，还要求它抗振、抗冲击、不受环境温度和压力等影响。 5.2.2 永磁力矩马达 5.2.2.1力矩马达的工作原理 用挂图表示为一种常用的永磁动铁式力矩马达工作原理图，它由永久磁铁、上导磁体、下导磁体、衔铁、控制线圈、弹簧管等组成。衔铁固定在弹簧管上端，由弹簧管支承在上、下导磁体的中间位置，可绕弹簧管的转动中心作微小的转动。衔铁两端与上、下导磁体(磁极)形成四个工作气隙①、②、⑤、①。两个控制线圈套在衔铁之上。上、下导磁体除作为磁极外，还为永久磁铁产生的极化磁通和控制线圈产生的控制磁通提供磁路。 5.2.2.2力矩马达的电磁力矩 通过力矩马达的磁路分析可以求出电磁力矩的计算公式。从磁路分析知电磁力矩是非线性的，因此为保证输出曲线的线性，往往设计成可动位移和气隙长度只比小于三分之一，控制磁通远远小于极化磁通。 5.2.3 永磁动圈式力马达 用挂图说明常见的永磁动式力马达的结构原理。力马达的可动线圈悬置于作气隙中，永久磁铁在工作气隙中形成极化磁通，当控制电流加到线圈上时，线圈就会受到电磁力的作用而运动。线圈的运动方向可根据磁通方向和电流方向按左手定则判断。线圈上的电磁力克服弹簧力和负载力，使线圈产生一个与控制电流成比例的位移。 5.2.4 动铁式力矩马达与动圈式力矩马达的比较 动铁式力矩马达与动圈式力马达相比较有： 1)动铁式力矩马达因磁滞影响而引起的输出位移滞后比动圈式力马达大。 2)动圈式力马达的线性范围比动铁式力矩马达宽。因此．动圈式力马达的工作行程大，而动铁式力矩马达的工作行程小。 3)在同样的惯性下，动铁式力矩马达的输出力矩大，而动圈式力马达的输出力小。动铁式力矩马达因输出力矩大，支承弹簧刚度可以取得大，使衔铁组件的固有频率高，而力马达的弹簧刚度小，动圈组件的固有频率低。 4)减小工作气隙的长度可提高动圈式力马达和动铁式力矩马达的灵敏度。但动圈式力马达受动圈尺寸的限制，而动铁式力矩马达受静不稳定的限制。 5)在相同功率情况下，动圈式力马达比动铁式力矩马达体积大，但动圈式力马达的造价低。 5 3力反馈两级电液伺服阀（第十三次课） 用挂图说明力反馈两级电液伺服阀的结构原理，这是目前广泛应用的一种结构形式。其第—级液压放大器为双喷嘴挡板阀，由永磁动铁式力矩马达控制，第二级液压放大器为四通滑阀，阀芯位移通过反馈杆与衔铁挡板组件相连，构成滑阀位移力反馈回路。 5.3.1 工作原理 无控制电流时，衔铁由弹簧管支承在上、下导磁体的中间位置，挡板也处于两个喷嘴的中间位置，滑阀阀芯在反馈杆小球的约束下处于中位，阀无液压输出。当有差动控制电流输入时．在衔铁上产生逆时针方向的电磁力矩，使衔铁挡板组件绕弹簧转动中心逆时针方向偏转，弹簧管和反馈杆产生变形，挡板偏离中位。这时，喷嘴挡板阀右间隙减小而左间隙增大，引起滑阀左腔控制压力增大，右腔控制压力减小，推动滑阀阀芯左移。同时带动反馈杆端部小球左移，使反馈杆进一步变形。当反馈杆和弹簧管变形产生的反力矩与电磁力矩相平衡时，衔铁挡板组件便处于一个平衡位旨。在反馈杆端部左移进一步变形时，使挡板的偏移减小，趋于中位。这使左腔控制压力又降低，右腔控制压力增高，当阀芯两端的液压力与反馈杆变形对阀芯产生的反作用力以及滑阎的液动力相平衡时，阀芯停止运动，其位移与控制电流成比例。在负载压差—定时，阀的输出流量也与控制电流成比例。所以这是一种流量控制伺服阀。 5.3.2 基本方程与方框图 5.3.2.1力矩马达的运动方程 包括基本电压方程，衔铁和挡板组件的运动方程，挡板位移于转角之间的关系，喷嘴挡板至滑阀的传递函数，阀控液压缸的传递函数，以及作用在挡板上的压力反馈方程，根据这些方程可以画出电液伺服阀的方框图。 5.3.3 力反馈伺服阀的稳定性分析 5.3.3.1力反馈回路的稳定性分析 给出稳定性条件 5.3.3.2压力反馈回路的稳定性分析 给出稳定性条件 5.3.4 力反馈伺服阀的传递函数 给出的传递函数是一个惯性加振荡的环节，重点介绍近似的传递函数：在大多数电液伺服系统中，伺服阀的动态响应往往高于动力元件的动态响应。为了简化系统的动态持性分析与设计，伺服阀的传递函数可以进一步简化，一般可用二阶振荡环节表示。如果伺服阀二阶环节的固有频率高于动力元件的固有频率，伺服阀传递函数还可用一阶惯性环节表示，当伺服阀的固有频率远大于动力元件的固有频率，伺服阀可看成比例环节。 5.3.5 力反馈伺服阀的频宽 给出计算力反馈伺服阀的频宽的表达式 5.3.6 力反馈伺服阀的静态特性 稳态时，伺服阀的阀芯位移正比于输入电流，伺服阀的流量可用滑阀的流量公式表示，只不过用电流代替了阀芯位移值。 5.3.7 力反馈伺服阀的设计计算 给出一个实例设计力反馈两级电液伺服阀。 5 4直接反馈两级滑阀式电液伺服阀 5.4.1 结构及工作原理 用挂图说明其工作原理。 5.4.2 动圈式两级电液伺服阀的方框图 根据控制线圈的电压平衡方程和线圈组件的力的平衡方程，前置级滑阀的开口量和阀控缸的方程，可以得到直接位置反馈滑阀式伺服阀的方框图。 5.4.3 动圈式两级电液伺服阀的传递函数 通过对方框图的简化可得到其传递函数。该阀由动圈式力马达和两级滑阀式液压放大器组成。前置级是带两个固定节流孔的四通阀(双边滑阎)，功率级是零开口四边滑阀。功率级阀芯也是前置级的阀套，构成直接位得反馈。 5.5 其它型式的电液伺服阀简介（第十四次课） 5.5.1 弹簧对中式两级电液伺服阀 弹簧对中式伺服阀是早期伺服阀的结构型式，它的第—级是双喷喷挡板阀，第二级是滑阀，阀芯两端各有一根对中弹簧。当控制电流输入时，阀芯在对中弹簧作用下处于中位。当有控制电流输入时，对中弹簧力与喷嘴挡板阀输出的液压力相平衡，使阀芯取得一个相应的位移，输出相应的流量。 这种伺服阀属于开环控制、其性能受温度、压力及阀内部结构参数变化的影响较大；衔铁及挡板的位移都较大．对力矩马达的线件要求较高；对中弹簧要求体积小、刚度大、抗疲劳好，因此制造困难；两端对中弹簧由于制造和安装的误差．易对阀芯产生侧向卡紧力．增加阀芯摩擦力．使阀的滞环增大，分辨率降低。但由于结构简单、造价低，可适用于—般的、性能要求不高的电液伺服系统。 5.5.2 射流管式两级电液伺服阀 用挂图说明射流管式伺服的原理。射流管由力矩马达带动偏转。射流管焊接于衔铁上，并由薄壁弹簧片支承。液压油通过柔性的供压管进入射流管．从射流管喷射出的液压油进入与滑阀两端控制腔分别相通的两个接收孔中，推动阀芯移动。射流管的侧面装有弹簧板板及反馈弹簧丝．共末端插入阀从中的小槽内，阀芯移动推动反馈弹簧丝．构成对力矩马达的力反馈。力矩马达借助于薄壁弹簧片实现对液压部分的密封隔离。 5.5.3 偏转板射流式两级电液伺服阀 用挂图说明其组成和工作原理。 5.5.4 压力流量伺服阀 用挂图说明压力—流量伺服阀的原理，滑阀输出的压力经反馈通道引入滑阀两端的弹簧腔、形成负载压力负反馈。关键介绍其压力流量特性曲线。 5.5.5 动压反馈伺服阀 压力—流量伺服阀虽然增加了系统的阻尼，但降低了系统的静刚度，为了克服这个缺点．出现了功压反馈伺服阀，与压力—流量伺服阀相比。它增加乐由出弹簧活寒和液阻(固定节流孔)所组成的压力微分网络，负载压力通过压力微分网络反馈到滑阀，此阀在动态时，具有压力—流量伺服阀的持性，在稳态时具有流量伺服阀的持性。 5.5.6 电液压力伺服阀 在弹簧对中伺服阀的基础上，把滑阀两端的对中弹簧去掉，就可以得到阀芯力平衡式压力控制伺服阀。 5.6 比例电磁铁和比例阀 5.6.1 比例电磁铁的结构 介绍比例电磁铁的结构，特性曲线。 5.6.2 比例方向阀 介绍其结构组成和工作原理。其结构类似于普通的换向阀，但电磁铁和阀芯阀套的结构加工精度更高，但还有别于伺服阀。主要在阀套窗口和阀芯凸肩的尺寸上。 5.6.3 比例压力阀和比例流量阀 通过挂图讲解其基本结构和和工作原理。 5.7电液伺服阀和电液比例阀的主要性能参数 5.7.1 静态特性 电液流量伺服阀的静态性能，可根据测试所得到负载流量特性、空载流量特性、压力特性、内泄漏特性等曲线等性能指标加以评定。包括 5.7.1.1负载流量特性 5.7.1.2空载流量特性 流量曲线非常有用，它不仅给出阀的极性、额定空载流量、名义流量增益，而且从中还可以得到阀的线性度、对称度、滞环、分辨率，并揭示阀的零区特性。 5.7.1.3压力特性 压力特性曲线是输出流量为零(两个负载油门关闭)时，负载压降与输入电流呈回环状的函数曲线。 5.7.1.4内泄漏特性 衡量阀的性能的一个指标 5.7.1.5零漂 工作条件或环境变化所导致的零偏变化，以其对额定电流的百分比表示。通常规定有供油压力零漂、回油压力零漂、温度零漂、零值电流零漂等。 5.7.2 动态特性 主要是用频率响应和瞬态响应表示。 5.7.3 输入特性 主要讲授线圈接法 5.7.3.1线圈接法 5.7.3.2颤振 为了提高伺服阀的分辨能力，可以在伺服阀的输入信号上叠加一个高频低幅值的电信号，颤振使伺服阀处在一个高频低幅值的运动状态之中，这可以减小或消除伺服阀中由于干摩擦所产生的游隙。同时还可以防止阀的堵塞。但颤振不能减小力矩马达磁路所产生的磁滞影响， 习题 思考题 第6章 电液伺服系统与比例系统 6 1电液伺服系统与比例系统的类型（第十五次课） 电液伺服系统的分类方法很多。可以从不同的角度分类。如位置控制、速度控制、力控制等。阀控系统、泵控系统，大功率系统、小功率系统，开环控制系统、闭环控制系统等。根据输入信号的形式不同，又可分为模拟伺服系统和做数字伺服系统两类。 6.1.1 模拟伺服与比例系统 在模拟伺服系统小，全部信号都是连续的模拟量，模拟伺服系统重复精度高，但分辨能力较低(绝对精度低)。伺服系统的精度在很大程度上取决于检测装置的精度，另外模拟式检测装置的精度一般低于数字式检测装置．所以模拟伺服系统分辨能力低于数字伺服系统。另外模拟侗服系统中微小信号容易受到噪声和零漂的影响、因此当输入信号接近或小于输入端的噪声和零漂时，就不能进行有效的控制了。 6.1.2 数字伺服与比例系统 在数字伺服系统中，全部信号或部分信号是离散参量。因此数字伺服系统又分为全数字伺服系统和数字—模拟伺服系统两种。 6.1.3 混合伺服与比例系统 数字—模拟伺服系统又称混合伺服与比例系统 数字检测装置有很高的分辨能力，所以数字伺服系统可以得到很高的绝对精度。数字伺服系统的输入信号是很强的脉冲电压，受模拟量的噪声和零漂的影响很小。所以当要求较高的绝对精度，而不是重复精度时，常采用数字伺服系统。此外，它还能运用数字计算机对信息进行贮存、解算和控制，在大系统中实现多环路、多参量的实时控制．因此有着广阔的发展前景。 6 2电液位置伺服系统与比例位置伺服系统 电液位置伺服系统是最基本和最常用的一种液压伺服系统。如机床工作台的位置、板带轧机的板厚、带材跑偏控制、飞机和船舶的舵机控制、雷达和火炮控制系统以及振动试验台等。在其它物理量的控制系统中，加速度控制和力控制等系统中，也常有位置控制小回路作为大回路中的一个环节。 6.2.1系统的组成及其传递函数 电液伺服系统的动力元件不外乎阀控式扣泵控式两种基本型式，但由于所采用的指令装置、反馈测量装置和相应的放大、校正的电子部件不同．就构成了不同的系统。如果采用电位器作为指令装置和反馈测量装置，就可以构成直流电液位置伺服系统，如第一章所介绍的双电位器电液位置伺服系统。当采用自整角机或旋转变压器作为指令装置和反馈测量装置时，就可构成交流电液位置伺服系统。以交流位置伺服系统为例，讲解各个环节的数学模型和传递函数，最后得到系统的方框图。 6.2.2 系统的稳定性分析 对稳定性进行分析，主要讲解幅值余量和稳定性的关系。 6.2.3 系统的响应特性分析 系统闭环响应特件包括对指令信号和对外负载力矩干扰的闭环响应两个方面。在系统设计时．通常只考虑对指令信号的响应特性，而对外负载力矩干扰只考虑系统的闭环刚废。 6.2.3.1对指令输入的闭环频率响应 首先求得系统的闭环传递函数，然后通过用图表根据开环参数求取具体的闭环参数，最后得到系统的闭环频率响应曲线，从而得到系统的闭环频宽这一指标。 6.2.3.2系统的闭环刚度特性 系统的闭环刚度远远大于系统的开环刚度，系统的闭环刚度与开环放大系数成正比。为了减小由外负载力矩所引起的位置误差，希望提高外环放大系数，但开环放大系数的提高受系统稳定性的限制。为了得到较高的闭环刚度，可以在系统中加入校正装置，如滞后校正或在小回路中加入速度反馈校正等。 6.2.4系统的稳态误差分析 包括以下三个方面的误差 6.2.4.1指令输入引起的稳态误差 6.2.4.2负载干扰引起的稳态误差 6.2.4.3零漂和死区引起的稳态误差 6.2.5.计算举例 通过实例计算稳态误差。 6 3位置伺服系统的校正（第十六次课） 以上讨论了比例控制的电液位置伺服系统，其性能主要由动力元件参数所决定，对这种系统，单纯靠调整增益往往满足不了系统的全部性能指标，这时就要对系统进行校正，高性能的电液伺服系统一般都要加校正装置。 6.3.1滞后校正 滞后校正的主要作用是通过提高低频段增益，减小系统的稳态误差，或者在保证系统稳态精度的条件下，通过降低系统高频段的增益，以保证系统的稳定性。 建立校正环节的数学模型，并讨论校正环节的设计步骤。 6.3.2 速度和加速度校正 速度反馈校正的主要作用是提高主回路的静态刚度，减少速度反馈回路内的干扰和非线件的影响，提高系统的静态精度。加速度反馈主要是提高系统的阻尼。低阻尼是限制液压伺服系统性能指标的主要原因，如果能将阻尼比提高到0.4以上，系统的性能可以得到显著的改善。 根据需要速度反馈与加速度反馈可以单独使用，也可以联合使用。 6.3.3 压力反馈和动压反馈校正 采用压力反馈和动压反馈校正的日的是提高系统的阻尼。负载压力随系统的动态而变化。当系统振动加剧时，负载压力也增大。如果将负载压力加以反馈，使输入系统的流量减少．则系统的振动将减弱。起到了增加系统阻尼的作用。 可以来用压力反馈伺服阀或功压反馈伺服阀实现压力反馈和动压反馈。也可以采用液压机械网络或电反馈实现压力反馈或动压反馈。 6 4电液伺服与比例速度控制系统（第十七次课） 在实际工程中，经常需要进行速度控制，如原动机调速、机床进给装置的速度控制、雷达天线、炮塔、转台等装备中的速度控制等。在电液位置伺服系统中也经常采用速度局部反馈回路来提高系统的刚度和减小伺服阀等参数变化的影响，提高系统的精度。 电液速度控制系统按控制分式可分为：阀控液压马达速度控制系统和泵控液压马达速度控制系统。阀控马达系统一般用于小功率系统，而泵控马达系统一般用于大功率系统。 6.4.1阀控马达速度控制系统 通过建立系统的数学模型，指出速度控制系统实一个不稳定的系统，为了使系统稳定，必须要加校正环节，可以考虑加滞后校正和积分校正，主要让学生了解速度控制系统的特点，和加了校正后系统的数学模型的变化。 6.4.2 泵控马达速度控制系统 泵控马达速度控制系统有开环控制和闭环控制两种。 6.4.2.1泵控开环速度控制系统 用挂图说明，变量泵的斜盘角由比例放大器、伺服阀、液压缸和位移传感器组成的位置回路控制。通过改变变量泵斜盘角来控制供给液压马达的流量，以此来调节液压马达的转速。因为是开环控制，受负载和温度变化的影响较大，控制精度差。 6.4.2.2带位置环的泵控闭环速度控制系统 用挂图说明。它是在开环速度控制的基础上，增加速度传感器将液压马达转速进行反馈。构成闭环控制系统。速度反馈信号与速度指令信号的差值经积分放大器加到变量伺服机构的输入端、使泵的流量向减小速度误差的方向变化。采用积分放大器是为了使开环系统具有积分特性。构成I型无差系统。通常．由于变量伺服机构的惯性很小，液压缸—负载的固有频率很高．阀控液压缸可以看成积分环节，变量伺服机构基本上可以看成是比例环节．系统的动态特件主要出泵控液压马达的动态所决定。 6.4.2.3不带位置环的泵控闭环速度控制系统 如果将变量伺服机构的位置反馈去掉，并将积分放大器改为比例放大器．可得到闭环这种速度控制系统。因为变量伺服机构中的液压缸本身含有积分环节．所以放大器应采用比例放大器，系统仍是I型系统。由于积分环节是在伺服阀和变量泵斜盘力的后面，所以伺服阀零漂和斜盘力等引起的静差仍然存在。变量机构开环控制，抗干扰能力差．易受零漂、摩擦等影响。 6.4.3 计算举例 通过实例计算速度控制系统。 6.5 电液力与比例力控制系统（第十八次课） 以力为被调量的液压伺服校制系统称为液压力控制系统。在工程实际中，力控制系统应用的很多，如材料试验机、结构物疲劳试验机、轧机张力控制系统、车轮刹车装置等都采用电液力控制系统。 6.5.1 系统组成及工作原理 电液力控制系统主要由伺服放大器、电液伺服阀、液压缸和力传感器等组成当指今装置发出的指令电压信号作用于系统时．液压缸便有输出力。该力由力传感器检测转换为反馈电压信号与指令电压信号相比较，得出偏差电压信号。此偏差信号经伺服放大器放大后输入到伺服阀，使伺服阀产生负载压差作用于液压缸活塞上，使输出力向减小误差的方向变化，直至输出力等于指令信号所规定的值为止。在稳态情况下，输出力与偏差信号成比例。 6.5.2 基本方程和开环传递函数 通过列写各个环节的数学模型最后得到系统的传递函数和方框图。并对两种特殊情况进行了分析。 6.5.3系统特性分析 主要讨论了稳定性和具体的校正措施。 习题 思考题 第7章 电液伺服系统与电液比例系统的设计和应用（第十九次课） 工程上常用频率法设计液压伺服系统，这是一种试探法。根据技术要求设计出系统以后，需要检查所设计的系统是否满足全部性能指标。如不能满足，可通过调整参数或