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液压马达速度伺服系统研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-09-03   来源:中国液压网   浏览次数:1145
液压马达速度伺服系统是工程上常用的伺服控制系统,它具有响应速度快功率重量比大负载刚性高和性能价格比高等特点,能实现高精度高速度和大功率的控制,因此在航空航天冶金船舶机床动力设备和煤矿机械等工业领域得到了广泛采用,如用厂飞机发动机转速模拟系统大型雷达人线火炮,动跟随系统注塑机和汕压机等。但随着使用要求速度伺服和阀控马达速度伺服系统的基础上,又出现了阀泵联合控制的马达速度伺服系统,这是液压马达速度何版

  液压马达速度伺服系统是工程上常用的伺服控制系统,它具有响应速度快功率重量比大负载刚性高和性能价格比高等特点,能实现高精度高速度和大功率的控制,因此在航空航天冶金船舶机床动力设备和煤矿机械等工业领域得到了广泛采用,如用厂飞机发动机转速模拟系统大型雷达人线火炮,动跟随系统注塑机和汕压机等。但随着使用要求速度伺服和阀控马达速度伺服系统的基础上,又出现了阀泵联合控制的马达速度伺服系统,这是液压马达速度何版系统发,的种趋势。本文详细论述这种系统的构成工作原理特点和使用场合。

  1液压马达速度伺服系统的种类原理及特点液压马达速度伺服系统的基本类型有栗控容积控制和阀控节流控制系统两种。前者效率高,但由于斜伯变景机构的结构尺寸及惯上大。因此动态响应慢,适用于大功率和对快速性要求不高的场合;后者由于采用伺服阀或比例阀控制,动态响应快,但效率低,适用于对快速性要求高的中小功率场合。为了解决快速性和系统效率之间的矛盾,将阀控调节时间短和超调小和泵控较高的系统效率结合起来联介控制足现今液灰马达,度何服系统发展的种趋势。这种阀泵同时控制的系统在动态调节过程中利阀控输出保证动态性能,在稳态调节时生要利用泵控输出进行功率调节,因而这种系统在保证快速性的同时具有较高的效率。

  泵控液压马达速度伺服系统栗控液压马达速度伺服系统是由变量栗和定量马达稂成的传动装置。这种系统的工作原理是通过改变变量泵的斜盘倾角来控制供给液压马达的流量,从而调节液压马达的转速。按其结构形式和控制指令给定方式可分汗环泵控液扭3达速度同服系统1带位置环的闭环泵控液压马达速度伺服系统2和不带位置环的闭环泵控液压4达速度伺服系统3种。

  1开环泵控液作马达速度伺服系统馈,系统受负载和温度的影响大。如当压力从无负载变化到额定负载时。系统流景变化大约812,故稍度很低。只,用尸要求不尚的场合。

  为了改善精度,可以采用压力反馈补偿,用压力传感器检测负载压力,作为第指令输入变量泵伺服机构。使变量泵的流量随负载压力的升高而增加,以此来补偿变量泵驱动电机转差和泄漏所造成的流量减少。由于这个压力反馈是正反馈,因此有可能造成稳定性问,在应用时必须注意。

  这类系统是在开环控制的基础上,增加速度传感器将液压马达的速度进行反馈从而构成速度闭环系统速度反馈信号与指令信号的差值经调节器加到变量机构的输入端,使泵的流量向减小速度误差的方向变化与开环速度控制系统相比,它增加了个主反馈通道和个积分放大器,构成了1型系统,因此其精度远比开环系统为高。缺点足系统构成较奴杂,成本高。设计难度大。这里斜盘变从机构在系统可肴成积分环节,因此系统的动态特性主要由泵控液压马达决定。此种系统最,使用价你因此应较为广泛从2看出。斜盘位置系统的反馈,路仅是速度系统中的个小闭环,从控制现论的角度肴,此小闭环可以打开。即去掉位置反馈,此时就构成该系这足个用位置闭环系统间接地控制马达转速的统闪为变量液压缸木身含有积分环节,为了保证系统的稳定性。枳分放大器改用比例放人器。系统仍是1型系统。但伺服阀零漂和负载力变化引起的速度误差仍然存在。由于省去了位移传感器和积分放大器。

  此类系统的结构比带位置坏的泵控系统简单。似对斜盘干扰力来说系统是零型系统,因此为了满足同精度要求。需要很高的开环增益,这不但增加了实现难度,而且引入了噪声干扰。

  液伺服阀的开口大小来调节进入液压马达的流量。进而调节液压马达转速。使儿与设定饥保持,此类系统由于1服阀的频响,高。闪此系统的响应很快。

  精度高。结构也较简单。但效率较低。,般用于中小功率和高精度场合。该类系统按其结构形式分为以下种类型串联阀控液压马达速度伺服系统4节流式并联阀控液压马达速度伺服系统5和补油式并联阀控液压马达速度伺服系统5.

  ①中联柯拧液压马达速度伺般系统系统的构成是伺服阀串联于泵马达之间。液压马达的转速由测速装置检测。经反馈构成速度闭环。

  系统的丁作原观是当液压马达的转速发生变化时。

  测速装置将实际速投信号反馈。参考0号进行比较并产生偏差6,控制器按6的大小,通过定的控制律控制输入伺服阀的电流。改变伺服阀的开口大小,从而改变佝服的输流量也即改变进入液马达的流量。使马达的转速达到期望值。

  这种系统的特点是由于伺服阀直接控制进入液玉马达的流量。闪此系统的频响较快似由系统中节流损失的存在。系统的效率很低。理论上最大效申。

  只有38;而且由于节流损失都转化为热量,系统的温升很快。这种系统口适用小功率场介=,节流式并联控液权4达,度料服系统在此系统中。服阀,联在系统小。其结构如5.系统的作原理是先洽伺服个预开门。

  预开1的大小视液化马达的转速范围和系统的泄漏而定。具体数据可根据实验确定。液压马达的转速确定后,使旁路部分泄漏的流量达到需要调节的最大值。

  如负载从零变化到满负荷时转速下降了15,则使旁路泄漏部分的流量为系统总流量的15.当外负载增大或温度升高时。液压马达转,降。

  此时将伺服阀的开口减小,以补偿变量泵驱动电机较差和泄漏所造成的流量减少。使4达转速恢复到设定值。反之。当外负载减小液旭马达的转速。

  升。此时将伺服阀的开口加人。增加系统的外泄漏以保持液压达的转速恒定,这种系统的特点是由丁1同服阀本身+带负载。

  所以频响很可使系统的调节时叫大大缩短系统从旁路流回油箱的流量不大,旁路功耗较小,效率比串联阀控系统高。般可达80左右;旁路的泄漏增加系统的肌尼。从而提高了系统的稳定性;似该系统的刚度较差。如果采用合适的调节手段,来弥补节流式并联阀控液压马达调速系统刚度差的弱点,那么该系统就可汰得较快的调节时间和较高的效率可用于尚精度人功率场合。

  与节流式并联阀控系统相比,补油式并联阀控支路有自已的单独能源,伺服阀工作于向系统补油状态。

  系统的工作原理是当系统受到阶跃负载或负载扰动时,液压马达的转速发生变化。系统通过闭环控制方提供马达运转的要流量。保证大功率系统稳态高效。

  同服阀由丁1在旁路上未直接带动负载。能充分发挥其快速响应的特性。保证系统快速调节。1采叫适当的控制率时,可使系统的调节时间变得很短。

  该系统与节流式并联阀控系统相比两个突出的优点旁路伺服阀有自己独立的供油系统。总是工作于向系统补油状态。从而使系统能获权较好的刚度;该系统适于解决大功率系统高效与快速调问态调节性能时。可采此系统3阀泵联合控制液压马达速度伺服系统对于尺功率速削司服系统。传统的1叫控形式无法解决溢流损失造成的系统温升高散热难的问,因此必须采用效率较高的容积控制系统以解决发热量大较差,不适于高精度的场合。因此研宄种动态性能好精度高适于大功率场合的液压马达速度伺服系统成为必要。该类系统按其结构形式和控制方式的不同分为以下两种类型阀泵串联控制液压马达速度调节系统7和8,阀泵并联控制液压马达速度调节系统阁9,①阀泵串联控制液压马达速度调节系统这种系统的结构是在伺服变量栗和液压马达之间再用个电液伺服阀来控制泵的输出流量,其工作原理与具体系统构成有又阁7为用同指令同时控制伺服阀和油泵的系统形式。系统用同误方信号来控制伺服阀的开度和变量泵的斜盘倾角,因斜盘倾角的变化速度低于伺服阀开口的变化速度,故用个给定信号7来保证液压泵时刻都有个固定输出00.这个,应足以满足执机构瞬,加速度和速度的要求。即,要足够火方面货载需求量较小时的大部分将以溢流阀调记的压力流回油箱。造成能量的无损耗并引起系统温度的升故要求尽姑小肩此7的选择是本系统设计的关键之。7的选择要视具体指标而定如执机构初始速度的要求。系统於期工作温升的要求等。

  阀泵串联控制的另种形式8.系统的工作原理为变量泵斜盘变量机构的控制信号取自能源压力和负载压力之差,使能源压力跟随负载压力的变化这样可以消除恒压汕源的溢流损失。并减少压力油通过伺服阀的节流损失以及系统和液压泵的泄漏损失。液压泵也必须有个高于负载压力的设计信号值再与4比较。比4小时,泵控调节子系统将使液压泵斜盘倾角加大;差值比6大时,使液压泵斜盘倾角减小;差值与相等时,斜盘倾角不变,保证定压差下的流量输出。在系统有控制指令时,直接控制电液伺服阀的输出流迫,来保证液压马达的态性能。,这两种结构的阀泵串联控制有如下特点变量液压泵和串联伺服阀的输出流量在控制过程中可同时调节;工作过程中,伺服阀前必须有保持其额定工作压力的值。7中通过7值设定,8中通过么值设定。这种系统在节能方面比技通阀控服系统好,阀拉系统基木致。,②阀泵并联控制液压马达速度调节系统阳9阀泵许联控制液压马达速度调节系统放大器谓节,濂速装置控制电路流量与可控变量泵的输出流量合起来控制液压马达转速,在动态调节过程中,主要由电液伺服阀瞬时控制输出流心阀控系统的快速响应特性使系统输出尽快恢复到期望值,保证了系统具有良好的动态调节性能,达到;1.则治标的功效,达到稳态过程后。服阀关闭,变量伺服泵根据系统的实际需要提供流量,这时又充分发挥7泵控回路缓慢调节的作。消除偏差。

  从而使系统只有较好的静态忡能因而这种结构在保证快速性的同时也有较高的传动效率。根据理论分析,这种系统的传动效率几乎接近泵控系统本身。而动态过程基本接近阀控系统,因此,部分地解决了大功中高性能高效率伺服控制系统的矛盾快速响应和节能之间的矛盾,是未来液压马达速度伺服系统的发展方向。

  2结论液压马达速度伺服系统的基本形式有容积调速和货流调速两类。容积调速系统的典型结构是泵控液压马达系统,它通过改变变量泵的排量来对马达输出进行控制。这种控制方法,具有功率损失小效率高的优点,因此仵拟场含得到了应用。尤其足大功率系统中,但它具有低速不稳定动态特性较差的缺陷。

  节流调速系统是通过调节伺服阀的开度来调节进入液旭马达的流呈,从而拧制马达的速度,这神系统的特点是响应快效率低,适于动态特性要求高的场合。

  而阀泵联合调节系统的出现则部分地解决了快速性和系统效率之间的矛盾,具有响应快和效率高的特点,可适用于大功率高精度快响应的场合。

  综上所述,液压马达速度伺服系统的主要结构形液压马达速度伺服系统结构与性能比较动态特性系统效率应用场合泵开环差商大功率带位置环般大功率控无位置环般大功率阀串联好中小功率节流并联好较高中大功率控补油并联好较高中大功率阀串联①好较高中大功率栗联串联②较高中大功率合并联大功率1王占林。液压伺服控制。北京航空学院出版社,1987 2王春行。液压伺服控制系统。机械工业出版社,1989 3王孙安等。栗控马达响应特性的研宄。机床与液压,1992 3盛万兴等。航空发动机转速模拟系统最少拍控制。航空动3盛万兴等。电液速度控制系统的智能模糊控制。机床与液8李运华等。电液伺服系统动态补偿的新方法。机床与液9王孙安等。新型电液伺服飞机发动机模拟系统及其智能控制。航空,报。19951盛万兴等。并联阀控液压马达调速系统管道效应的研宄。机床与液压。1994212王占林。近代液压控制。机械工业出版社,1997 13闫雨良等。恒压液压网络上马达调速特性试验研宄。液压与气动,1990313沈骥。国外军用飞机液压系统的发展概况及趋势。航空情报研宄报告,186005上接第146页假如没有右边的多边形,分割情况7和8,分割组介顶点数为单元数为撕之3小结法,该算法基本思想是对小正方形单元不断进行组合,从而获得系列不同层次不同大小的角剖分单元,所得到的剖分单元除边界单元不是等腰直角角形外,在其他任何地疗定可保正是等要也角角形。显然该算法基本思想也适应于维区域的剖分。

  1严登俊等。有限元网络自动生成技术分析。微特电机,vm 2李笑牛等。种改进的有限元网络自动生成方法。中国3李志刚等。维域的有限元角剖分。工程学学报,

 
 
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