采用Q阀的单自由度驱动力系统

采用Q阀的单自由度驱动力系统

项目

分析

说明

动

态

方

程

力传感器刚度Kf?K(负载刚度)时,可把力传感器看成刚性,系统看做是单自由度系统

Fc——力传感器的输出力,N

Uf——力传感器二次仪表的输出,V

Kf——力传感器及二次仪表的增益,V/N

mt=mp+mL——总的运动质量,kg

Bt=Bp+BL——总的黏性阻尼系数,N·s/m

K——负载刚度,N/m

方

块

图

b22d4d11a

开

环

传

递

函

数

W(s)=KiKsvKfKqWl(s)

考虑到:Fc(s)=ApPL(s)

可直接引用表传递函数及其简化中结果,可得:

Kv=KiKsvApKfKq/Kce

Kv——开环增益

ωm——机械谐振频率,rad/s

ζm——机械阻尼系数,无量纲

ωr——液压及机械弹簧引起的转折频率,rad/s

Kh——液压弹簧刚度,N/m

ω2——负载弹簧引起的转折频率,rad/s

ω1——液压弹簧引起的转折频率,即容积滞后频率,rad/s

ω0——综合谐振频率,rad/s

ωh——液压谐振频率,rad/s

ζ0——综合阻尼系数,无量纲

波

德

图

b22d4d11b

(a)K=Kh的情况

(b)K与Kh相当情况

(c)K?Kh的情况

结论:

(1)驱动力系统属0型系统,对阶跃输入存在稳态误差

(2)负载刚度K愈小,系统稳定性愈差,甚至ωh处的谐振峰可能超出零分贝线,以致不稳定,如波德图a所示。在ωc与ωm之间加入Wc(S)=(1+s/ωc)-2的校正环节,可望改善稳定性,见a图中虚线。当然,仅当K变化不大时,校正才会奏效

(3)在相同的开环增益下,K愈小,ωc愈低,即响应速度愈低。因此系统稳定性和响应均应按K最小值来检验

(4)对于实际的驱动力系统,不仅要充分考虑K变化对系统性能的影响,还应计及伺服阀等小参数的影响

(5)若要分析外负载力FL对输出力Fc的影响,还应进行类似的分析