电液速度伺服系统的分析与校正

电液速度伺服系统的分析与校正

(1)阀控电液速度伺服系统

表1

项目

分析

说明

方

块

图

B22D4D8A

(1)以阀控马达为例

(2)为突出本质问题,忽略放大器、伺服阀及检测环节动态

(3)图中:

Ksv——以阀芯位移为输出的伺服阀增益,m/V

Ke——放大器增益,V/V

Kf——测速装置及速度传感器增益,V/(rad/s)

开环

传递

函数

Kv=KeKsvKfKq/Dm——开环增益

无积分环节,γ=0,为0型系统

开环传递函数为二阶的系统,理论上不存在稳定性问题。但由于穿越频率ωc处的斜率为-40dB/(°),且阻尼系数ζh较小,因此相角稳定裕量r(ωc)很小。若考虑伺服阀及检测环节所产生的相位滞后,即使开环增益Kv很小,甚至接近1时,系统仍有可能不稳定

解决稳定性问题的方法:

(1)加滞后校正

(2)采用比例积分放大器

(3)采用开环控制

波

德

图

B22D4D8B

加

滞

后

校

正

在放大器之前加一RC滞后网络,其传递函数为:

b22d4d8c

ωrc=1/RC——滞后校正环节的转折频率,rad/s

加滞后校正后,系统稳定裕量增加了,但穿越频率大为减小了,即稳定性的提高以牺牲响应速度为代价

加滞后校正后的开环传递函数:

B22D4D8D

由波德图的几何关系可得ωrc=ωc/Kv

Kv根据精度要求确定,ωc受ωh限制,取ωc=(0.2~0.4)ωh。当Kv、ωc确定之后,由ωrc便可确定RC网络参数

采

用

PI

放

大

器

采用PI放大器时,开环传递函数及波德图:

B22D4D8E

K'v=KvK1

K1——PI放大器的增益

由波德图中几何关系不难求出:为达到与采用RC网络校正时所具有的相同穿越频率ωc,PI放大器的增益K1应为

K1=ωrc=ωc/Kv

(2)泵控电液速度伺服系统

表2

方

块

图

B22D4D9

以具备变量局部反馈的泵控马达为例

项目

分析

说明

开

环

传

递

函

数

及

简

化

(1)若ωsv?ωf ?ωh,可将变量位置局部闭环传递函数简化成

ωx=KiKsvKfx/Af ——变量位置环的转折频率

(2)设法使ωx?ωh,可进一步简化为

(3)在ωsv?ωf ?ωh及ωx?ωh条件下,开环传递函数可简化为

Kv=KuKf KpnpKf/KfxD2m——开环增益

(1)变量位置反馈后,变量缸原有的积分特性不存在了

(2)不能从式ωx=KiKsvKfx/Af 中认为:可以通过减小变量缸面积Af 来增大ωx,因为减小Af 将导致ωf 的降低,不能达到ωf ?ωh进行传递函数简化的条件

(3)与阀控速度伺服系统一样,泵控系统亦为0型系统,也必须采用PI放大器