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K_f?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

F_c——力传感器的输出力，N

U_f——力传感器二次仪表的输出，V

K_f——力传感器及二次仪表的增益，V/N

m_t＝m_p+m_L——总的运动质量，kg

B_t＝B_p+B_L——总的黏性阻尼系数，N·s/m

K——负载刚度，N/m

方

块

图

开

环

传

递

函

数

W(s)＝K_iK_svK_fK_qW_l(s)

考虑到：F_c(s)＝A_pP_L(s)

可直接引用表传递函数及其简化中结果，可得：

K_v＝K_iK_svA_pK_fK_q/K_ce

K_v——开环增益

ω_m——机械谐振频率，rad/s

ζ_m——机械阻尼系数，无量纲

ω_r——液压及机械弹簧引起的转折频率，rad/s

K_h——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

ω_h——液压谐振频率，rad/s

ζ₀——综合阻尼系数，无量纲

波

德

图

(a)K=K_h的情况

(b)K与K_h相当情况

(c)K?K_h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ω_h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ω_c与ω_m之间加入W_c(S)＝(1+s/ω_c)^-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，ω_c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F_L对输出力F_c的影响，还应进行类似的分析