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

(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：

K_sv——以阀芯位移为输出的伺服阀增益，m/V

K_e——放大器增益，V/V

K_f——测速装置及速度传感器增益，V/(rad/s)

开环

传递

函数

K_v＝K_eK_svK_fK_q/D_m——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ω_c处的斜率为-40dB/(°)，且阻尼系数ζ_h较小，因此相角稳定裕量r(ω_c)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K_v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

加

滞

后

校

正

在放大器之前加一RC滞后网络，其传递函数为：

ω_rc＝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：

由波德图的几何关系可得ω_rc＝ω_c/K_v

K_v根据精度要求确定，ω_c受ω_h限制，取ω_c＝(0.2~0.4)ω_h。当K_v、ω_c确定之后，由ω_rc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：

K'_v＝K_vK₁

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ω_c，PI放大器的增益K₁应为

K₁＝ω_rc＝ω_c/K_v

(2)泵控电液速度伺服系统

表2

方

块

图

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ω_sv?ω_f ?ω_h，可将变量位置局部闭环传递函数简化成

ω_x＝K_iK_svK_fx/A_f ——变量位置环的转折频率

(2)设法使ω_x?ω_h，可进一步简化为

(3)在ω_sv?ω_f ?ω_h及ω_x?ω_h条件下，开环传递函数可简化为

K_v＝K_uK_f K_pn_pK_f/K_fxD²_m——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ω_x＝K_iK_svK_fx/A_f 中认为：可以通过减小变量缸面积A_f 来增大ω_x，因为减小A_f 将导致ω_f 的降低，不能达到ω_f ?ω_h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