電液伺服閥控活塞式液壓擺動(dòng)馬達(dá)位置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、電液伺服閥控活塞式液壓擺動(dòng)馬達(dá)位置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名：沈斌學(xué)號(hào)：101201215班級(jí)：機(jī)械1002班專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及其自動(dòng)化學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院目錄第一章、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求1.1活塞式液壓擺動(dòng)馬達(dá)的組成及工作原理1.2設(shè)計(jì)并仿真分析電液伺服閥控活塞式液壓擺動(dòng)馬達(dá)位置控制系統(tǒng)第二章、元器件選用2.1液壓油源2.2電液伺服方向閥2.3伺服放大器第三章、電液伺服閥控活塞式液壓擺動(dòng)馬達(dá)位置控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型3.1系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立3.2負(fù)載的等效處理3.3系統(tǒng)傳遞函數(shù)參數(shù)確定3.4系統(tǒng)特性分析第四章、電液伺服閥控馬達(dá)速度控制系統(tǒng)PI控制4.1PI控制器基本原理4.2液壓系統(tǒng)PI校正步驟4.2

2、對(duì)校正后的系統(tǒng)仿真第五章、調(diào)整后系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析5.1指令輸入引起的穩(wěn)態(tài)誤差5.2負(fù)載干擾力矩引起的穩(wěn)態(tài)誤差參考文獻(xiàn)第23頁(yè)共25頁(yè)第一章、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求1.1活塞式液壓擺動(dòng)馬達(dá)的組成及工作原理活塞式液壓擺動(dòng)馬達(dá)是將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的液壓—機(jī)械復(fù)合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中結(jié)構(gòu)原理如圖所示。它由滾珠螺旋副、滾珠花鍵導(dǎo)軌副、旋轉(zhuǎn)輸出套以及液壓油缸等組成。擺動(dòng)馬達(dá)的工作原理為：液壓油進(jìn)入油缸驅(qū)動(dòng)滾珠螺旋絲桿軸往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，滾珠螺旋絲桿軸驅(qū)動(dòng)螺旋旋轉(zhuǎn)輸出套做往復(fù)旋擺運(yùn)動(dòng)，滾珠花鍵導(dǎo)軌副防止螺旋絲桿軸轉(zhuǎn)動(dòng)。圖1-1液壓擺動(dòng)馬達(dá)結(jié)構(gòu)原理圖1.2設(shè)計(jì)并仿真分析電液伺服閥控活塞式液壓擺動(dòng)馬達(dá)位置控制系

3、統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)及性能要求：馬達(dá)的最大旋轉(zhuǎn)擺角為；最大轉(zhuǎn)速，最大角加速度；液壓缸以外運(yùn)動(dòng)部件受到干摩擦力矩為；液壓缸的粘性摩擦系數(shù)為；負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為，靜態(tài)誤差；相位裕量；增益裕量；液壓彈性模量為。1）計(jì)算液壓缸的傳遞函數(shù)，并繪出系統(tǒng)控制方框圖；第23頁(yè)共25頁(yè)2）建立電液控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；3）用PI調(diào)節(jié)器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能校正和仿真分析（校正前、后的伯德圖、單位階躍響應(yīng)及正弦響應(yīng)）。第二章、元器件選用2.1液壓油源開式泵選用德國(guó)力士樂原裝進(jìn)口的軸向柱塞恒壓變量泵，特別適合開式回路，具有良好的自吸特性，連續(xù)工作壓力可達(dá)35Mpa，噪聲低、使用壽命長(zhǎng)、功率重量比高，排量為125mL/r。閥控馬達(dá)

4、實(shí)驗(yàn)中，由該泵提供動(dòng)力源。2.2電液伺服方向閥泵經(jīng)此電液伺服方向閥控制活塞式液壓擺動(dòng)馬達(dá)的流量和方向。這里采用的是意大利ATOS公司生產(chǎn)的16通徑的DPZO-L型三位四通先導(dǎo)式高性能電液伺服方向閥，它主要由電-機(jī)械轉(zhuǎn)換元件、先導(dǎo)式伺服閥兩部分組成，可根據(jù)輸入電信號(hào)提供方向控制和無補(bǔ)償?shù)牧髁靠刂?。這種高性能電液伺服方向閥，是普通型電液伺服方向閥進(jìn)一步發(fā)展的結(jié)果，它的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)已達(dá)到了傳統(tǒng)伺服閥的指標(biāo)，其中一些指標(biāo)甚至超過伺服閥。DPZO-L型高性能電液伺服方向閥具有兩個(gè)位置傳感器。一個(gè)在先導(dǎo)閥上，用來檢測(cè)先導(dǎo)閥的閥芯位移，并反饋至伺服放大器，從而形成先導(dǎo)級(jí)位移電反饋的作用，從而

5、提高閥的運(yùn)行可靠性以及優(yōu)化閥的動(dòng)態(tài)特性；而另一個(gè)在主閥閥芯上，用來檢測(cè)主閥的閥芯位移，并反饋至伺服放大器，從而形成從伺服放大器給定信號(hào)至主閥芯位移的閉環(huán)位移控制，把伺服放大器、電磁鐵及先導(dǎo)閥都包含在閉環(huán)中了，提高了主閥芯的抗干擾（摩擦力、液動(dòng)力的變化）能力，快速、正確地跟蹤輸入電信號(hào)的變化。所以DPZO-L型電液伺服閥輸入信號(hào)以雙閉環(huán)形式精確地確定了閥芯調(diào)節(jié)，并且由于具有雙傳感器，動(dòng)態(tài)性能高，響應(yīng)快。2.3伺服放大器第23頁(yè)共25頁(yè)伺服放大器根據(jù)輸入信號(hào)調(diào)整供給伺服電磁鐵的電流，電磁鐵將此電流轉(zhuǎn)換為作用于滑閥閥芯上的力，以克服彈簧的彈力。電流增大，輸出的力相應(yīng)增大，結(jié)果壓縮復(fù)位彈簧使

6、閥芯移動(dòng)。選用與伺服閥相配用的E-ME-01型伺服放大器，它的工作電源24V它與電液伺服閥接線圖如圖2-1所示。圖中，W表示伺服閥伺服電磁鐵插頭，可將伺服電磁鐵線圈與伺服放大器連接起來；兩個(gè)S分別表示伺服先導(dǎo)閥插頭、主閥插頭，通過它們，高性能電液伺服方向閥的先導(dǎo)級(jí)、主級(jí)分別與伺服放大器相連，進(jìn)行位置電反饋，提高了閥的動(dòng)態(tài)特性。第三章、電液伺服閥控活塞式液壓擺動(dòng)馬達(dá)位置控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型3.1系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立3.1.1伺服放大器傳遞函數(shù)高性能電液伺服換向閥是電流控制型元件，其伺服電磁鐵及線圈具有比較大的感抗，伺服閥的驅(qū)動(dòng)電路—伺服放大器通常為高輸出阻抗的電壓—電流轉(zhuǎn)換器，其頻帶比液壓固

7、有頻率寬得多，在研究頻率范圍內(nèi)，通?？梢暈榉糯蟓h(huán)節(jié)，即(3-1)式中—伺服放大器輸出電流；—誤差電壓；—伺服放大器增益。3.1.2高性能電液伺服方向閥傳遞函數(shù)這里采用的先導(dǎo)式伺服方向閥的作用原理，即先導(dǎo)閥控制液動(dòng)式主滑閥的作用情況，極類似于三位四通閥控制對(duì)稱液壓缸的作用原理。只是它比一般的閥控液壓缸更為復(fù)雜，是一個(gè)復(fù)雜的閉環(huán)系統(tǒng)，它的實(shí)際動(dòng)態(tài)響應(yīng)既不是典型的慣性環(huán)節(jié)，也不是典型的震蕩環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)的簡(jiǎn)化要視具體情況而定。若將它簡(jiǎn)化為二階震蕩環(huán)節(jié)，則可知伺