液压伺服系统设计

在液压伺服系统中采用液压伺服阀作为输入信号的转换与放大元件.液压伺服系统能以小
功率的电信号输入,控制大功率的液压能(流量与压力)输出,并能获得很高的控制精度和很
快的响应速度.位置控制,速度控制,力控制三类液压伺服系统一般的设计步骤如下:
1)明确设计要求:充分了解设计任务提出的工艺,结构及时系统各项性能的要求,并应详细分
析负载条件.
2)拟定控制方案,画出系统原理图.
3)静态计算:确定动力元件参数,选择反馈元件及其它电气元件.
4)动态计算:确定系统的传递函数,绘制开环波德图,分析稳定性,计算动态性能指标.< R> 
5)校核精度和性能指标,选择校正方式和设计校正元件.
6)选择液压能源及相应的附属元件.
7)完成执行元件及液压能源施工设计.
本章的内容主要是依照上述设计步骤,进一步说明液压伺服系统的设计原则和介绍具体设
计计算方法.由于位置控制系统是最基本和应用最广的系统,所以介绍将以阀控液压缸位置
系统为主.
4.1 全面理解设计要求
4.1.1 全面了解被控对象
液压伺服控制系统是被控对象―主机的一个组成部分,它必须满足主机在工艺上和结构上
对其提出的要求.例如轧钢机液压压下位置控制系统,除了应能够承受最大轧制负载,满足轧
钢机轧辊辊缝调节最大行程,调节速度和控制精度等要求外,执行机构―压下液压缸在外形
尺寸上还受轧钢机牌坊窗口尺寸的约束,结构上还必须保证满足更换轧辊方便等要求.要设
计一个好的控制系统,必须充分重视这些问题的解决.所以设计师应全面了解被控对象的工
况,并综合运用电气,机械,液压,工艺等方面的理论知识,使设计的控制系统满足被控对象的
各项要求.
4.1.2 明角设计系统的性能要求
1)被控对象的物理量:位置,速度或是力.
2)静态极限:最大行程,最大速度,最大力或力矩,最大功率.
3)要求的控制精度:由给定信号,负载力,干扰信号,伺服阀及电控系统零飘,非线性环节(如摩
擦力,死区等)以及传感器引起的系统误差,定位精度,分辨率以及允许的飘移量等.
4)动态特性:相对稳定性可用相位裕量和增益裕量,谐振峰值和超调量等来规定,响应的快速
性可用载止频率或阶跃响应的上升时间和调整时间来规定;
5)工作环境:主机的工作温度,工作介质的冷却,振动与冲击,电气的噪声干扰以及相应的耐
高温,防水防腐蚀,防振等要求;
6)特殊要求;设备重量,安全保护,工作的可靠性以及其它工艺要求.
4.1.3 负载特性分析
正确确定系统的外负载是设计控制系统的一个基本问题.它直接影响系统的组成和动力元
件参数的选择,所以分析负载特性应尽量反映客观实际.液压伺服系统的负载类型有惯性负
载,弹性负载,粘性负载,各种摩擦负载(如静摩擦,动摩擦等)以及重力和其它不随时间,位置
等参数变化的恒值负载等.
4.2 拟定控制方案,绘制系统原理图
在全面了解设计要求之后,可根据不同的控制对象,按表 6 所列的基本类型选定控制方案并
拟定控制系统的方块图.如对直线位置控制系统一般采用阀控液压缸的方案,方块图如图 36