?I0.015??7.2?10?5m?0.072mm (5-16) K208.9系统总静差为两项静差之和,即0.0309+0.072=0.103mm。系统总误差为最大跟踪误差与总静差之和,即0.969+0.103=1.072mm。显然,满足系统的精度要求。
5.2 系统的校正
5.2.1 校正系统的动态分析
图5-4 带压力反馈电液伺服阀系统原理图
Fig.5-4 the pressure feedback electricity liquid servovalve system principle diagram
在原动力机构参数的基础上,采用压力反馈校正。实现方法是,在液压缸和伺服阀之间的两个负载油口上,安装压差传感器测取放大器反馈到伺服放大器之前,与光电位移传感器的输出电压比较,形成压力反馈内环。方块图如图5-5所示。希望通过压力反馈回路提供附加阻尼比为??=0.4。
RpmEpU1000+mV+--I0.1848A1.11?10?3Q95.25?10?422S2?0.56?s?2?0.3?S?13s??s?1?22??m/s65.6250250?65.6?1Ym1.5?10?7PLPa3.7?106s2
图5-5 带压力反馈的跑偏系统方块图
Fig5-5 the pressure feedback electricity liquid servovalve system principle diagram
由式
KaKVKfpm?h???h'???h?2A2?????1?BcKaKVKfpA2??h?KaKVKfpm?h2A2 (5-17)
可计算压力反馈系数为
Kfp2??A22?0.4?94.25?10?4?7???1.5?10V/Pa (5-18) ?3KaKVm?h0.1868?1.11?10?35000?65.6??2校核内环的稳定性,校验结果压力内环是稳定的。忽略粘性摩擦的影响,即认为Bc?0,则由图4-49可求得等效系统的开环传递函数为
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W(s)?22 (5-19)
22??s??s2?0.562?0.7?s??s?1?s?1??2502???65.6?225065.6????伺服阀环节可认为是小参数而忽略,则该系统的传递函数与式(3-35)的形式相当接近。其开环增益与固有频率之比为Kv/?h?22/65.6?0.335。因此,该系统接近于工程上的“三阶最佳”系统。系统的闭环频率特性在相当宽的频带内接近于1,满足了系统动态要求。校正后系统的阶跃响应于图4-50中曲线2。该曲线是按图4-49进行仿真的结果。为了便于和未校正系统比较,图中同时绘出原系统(图4-2)的仿真曲线,见曲线1。由图可见,校正后系统的动特性有很大的改善,其过度过程品质甚佳。
按系统校正后的参数得到的博德图:
由图查得 ?c?22rad/s;??56?;Kg?10dB
5.2.2 校正后系统的误差
按前面方法计算,该系统各误差系数为
C0?0;C1?4.55?10?2s;C2?2??1.1?3s2;
??C3?6?1.64?10?5s3;Cf0?3.5?10?9m/N。
系统的跟踪误差为
?y(t)?9.856?10?4cos?t?1.52?10?4sin?t
系统最大跟踪误差为
37
?ymax?0.997mm;
摩擦力引起的误差为
Cf0?Fc=0.06mm;
零飘误差为
CL0=0.08mm;
系统总误差为
E?1.14?2mm.
满足系统精度要求。
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6 液压能源参数选择
对A?9.425?10?3m2的系统,液压源的流量为
Qt=vmA=2.2?10?2?9.425?10?3 =2.07?10?4m3/s?12.4L/min
选用16L/min叶片泵可满足要求。
对A?1.68?10?2m2的系统,液压源的流量为
Qs?vmA?2.2?10?2?1.68?10?2?22.4L/min
选用25L/min的叶片泵可满足要求。
以上分别介绍了采用两种方法设计同一系统时所得出的不同结果。一种不采用校正。通过提高液压固有频率来提高系统的频宽,以满足系统要求。这种方法简单易行,不必增加其它设备。但只适用于新设计的系统,不适用于旧设备的改造。缺点是功率消耗大,效率低,系统发热大。另一种是采用校正装置改善系统性能。由于动力机构是按最佳匹配原则设计的,因此液压源功率小,系统能耗低,效率高。校正后可使系统的性能达到某种最佳,因此从设计角度看更加合理。但这必须增设压差传感器和相应的放大器等设备,比未经校正的系统复杂。此外,设计者还可以从结构、尺寸、重量、成本、可靠性等多方面加以分析对比,从中选取一种方案实施。
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7 系统的仿真
本章利用MATLAB软件中的动态仿真工具SIMULINK,构造了电液伺服控制系统仿真模型,对其进行仿真。并详细的对其进行系统性能分析,从而得出各个参数对系统的影响。
跑偏系统的简化方块图如图7-1所示:
IRpEp+PIDmA-mKV(s21s?1)s(?V2?2?Vs2?V?h?A2?h?hs?1)Ym
图7-1 跑偏系统方块图
Fig.7-1 Run to be partial to the system the square a diagram
由图7-1可知道调节系统可通过调节PID控制器及Ksv、A、?sv、?sv、?h、?h等参数,其中由图7-1看出,调节Ksv和调节A效果正好是相反的,另外?sv和?h对系统的作用效果一样,?sv与?h一样。一般伺服阀可通过外购,主要对液压缸的参数进行调整设计。
当系统的各个参数取原先值时的方块图如图7-2所示:
195.25?10?4?s2?2?0.3?s??s?1?65.62?65.6??IRpEpm+-mPIDA1.11?10?3S22?0.56?S?12502250Qm3/sYm
图7-2 原系统的方块图
Fig.7-2 Original system of square a diagram
修改参数后得到的方块图如图7-3所示:
IEpRpm+-m208.9A1.77?10?3S22?0.56?S?12250250Qm3/s59.5?s22?0.3??s??s?1?882?88??Ym
图7-3 修改参数后系统方块图
Fig.7-3 Modification parameter empress system square a diagram
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