电液位置伺服系统校正装置设计

① 常用的电气校正装置

控制工程中用得最广的是电气校正装置，它不但可应用于电的控制系统， 而且通过将非电量信号转换成电量信号，还可应用于非电的控制系统。控制系统 的设计问题常常可以归结为设计适当类型和适当参数值的校正装置。校正装置可 以补偿系统不可变动部分（由控制对象、执行机构和量测部件组成的部分）在特 性上的缺陷，使校正后的控制系统能满足事先要求的性能指标。常用的性能指标 形式可以是时间域的指标，如上升时间、超调量、过渡过程时间等（见过渡过程）， 也可以是频率域的指标，如相角裕量、增益裕量（见相对稳定性）、谐振峰值、 带宽（见频率响应）等。 常用的串联校正装置有超前校正、滞后校正、滞后-超前校正三种类型。 在许多情况下,它们都是由电阻、电容按不同方式连接成的一些四端网络。各类 校正装置的特性可用它们的传递函数来表示，此外也常采用频率响应的波德图来 表示。不同类型的校正装置对信号产生不同的校正作用，以满足不同要求的控制 系统在改善特性上的需要。在工业控制系统如温度控制系统、流量控制系统中， 串联校正装置采用有源网络的形式，并且制成通用性的调节器，称为PID（比例 -积分-微分）调节器，它的校正作用与滞后-超前校正装置类同。 自动控制原理课程设计 第一章 课程设计的目的及题目 -2- 一、课程设计的目的及题目 1.1 课程设计的目的 1）掌握自动控制原理的时域分析法，根轨迹法，频域分析法，以及各种补 偿（校正）装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分 析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的 指标。 2）学会使用MATLAB 语言及Simulink 动态仿真工具进行系统仿真与调试。 1.2 课程设计的题目 已知单位负反馈系统的开环传递函数 0 K ( ) ( 1 0 ) ( 6 0 ) G S S S S    ，试用频率法 设计串联超前——滞后校正装置，使（1）输入速度为 1 r ad s 时，稳态误差不大 于 1 126 rad 。(2)相位裕度 0 3 0   ，截止频率为 20 rad s 。（3）放大器的增益不 变。 自动控制原理课程设计 第二章 课程设计的任务及要求 -3- 二、课程设计的任务及要求 2.1 课程设计的任务 设计报告中，根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正 （须写清楚校正过程），使其满足工作要求。然后利用MATLAB 对未校正系统和 校正后系统的性能进行比较分析，针对每一问题分析时应写出程序，输出结果图 和结论。最后还应写出心得体会与参考文献等。 2.2 课程设计的要求 1）首先，根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正，使 其满足工作要求。要求程序执行的结果中有校正装置传递函数和校正后系统开环 传递函数，校正装置的参数T，  等的值。 2）利用MATLAB 函数求出校正前与校正后系统的特征根，并判断其系统是 否稳定，为什么? 3）利用MATLAB 作出系统校正前与校正后的单位脉冲响应曲线，单位阶跃 响应曲线，单位斜坡响应曲线，分析这三种曲线的关系。求出系统校正前与校正 后的动态性能指标σ%、tr、tp、ts 以及稳态误差的值，并分析其有何变化。 4）绘制系统校正前与校正后的根轨迹图，并求其分离点、汇合点及与虚轴 交点的坐标和相应点的增益 K  值，得出系统稳定时增益 K  的变化范围。绘制系 统校正前与校正后的Nyquist 图，判断系统的稳定性，并说明理由。 5）绘制系统校正前与校正后的Bode 图，计算系统的幅值裕量，相位裕量， 幅值穿越频率和相位穿越频率。判断系统的稳定性，并说明理由。 自动控制原理课程设计

② 液压控制系统

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④ 电液伺服系统的原理

图1是一个典型的电液位置伺服控制系统。图中反馈电位器与指令电位器接成桥式电路。反馈电位器滑臂与控制对象相连，其作用是把控制对象位置的变化转换成电压的变化。反馈电位器与指令电位器滑臂间的电位差（反映控制对象位置与指令位置的偏差）经放大器放大后，加于电液伺服阀转换为液压信号，以推动液压缸活塞，驱动控制对象向消除偏差方向运动。当偏差为零时，停止驱动，因而使控制对象的位置总是按指令电位器给定的规律变化。
电液伺服系统中常用的位置检测元件有自整角机、旋转变压器、感应同步器和差动变压器等。伺服放大器为伺服阀提供所需要的驱动电流。电液伺服阀的作用是将小功率的电信号转换为阀的运动，以控制流向液压动力机构的流量和压力。因此，电液伺服阀既是电液转换元件又是功率放大元件，它的性能对系统的特性影响很大，是电液伺服系统中的关键元件。液压动力机构由液压控制元件、执行机构和控制对象组成。液压控制元件常采用液压控制阀或伺服变量泵。常用的液压执行机构有液压缸和液压马达。液压动力机构的动态特性在很大程度上决定了电液伺服系统的性能。
为改善系统性能，电液伺服系统常采用串联滞后校正来提高低频增益，降低系统的稳态误差。此外，采用加速度或压力负反馈校正则是提高阻尼性能而又不降低效率的有效办法。

⑤ 电液伺服系统试验台的详细原理图

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作者：常同立 本书是一本面向大学高年级学生的高校专业课程教材； 同时它也是一本专业工程技术书，服务于广大工程技术人员。本书将帮助读者建立实用的专业基础和培养设计思想作为成书目标，采用了具有较强实用性和工程实践性的撰写方式，内容安排难度定位适中，详略得当。不追求理论阐述深度和公式推导严密、详尽。
作者在写作过程中始终贯彻两个基本宗旨： 写一本容易理解的书； 写一本实用性强的书。
本书主要特色有以下几个方面：
1. 依据认知规律设计总体结构，阐述直白与直观。
依据人类认知规律规划章节，组织章节内容及其递进关系。合理安排论述深度。多用启发式文字叙述方式，文字叙述直白易懂。多用图示辅助表达，生动直观，提高阅读效率。
2. 注重基础知识掌握与能力培养，突出工程实践性。
以液压控制系统理论为主题，向前延伸了基础理论至经典控制理论与系统动力学。强化系统动力学的观念与方法，强调经典控制理论的基础作用。将系统动力学的思想与观念贯穿全书各个部分。注重依据系统动力学理论简化系统模型，以便获得简单、深刻的结论。
书中内容取舍与案例选取均强调联系工程实际。将多作动器系统的工程设计思想与方法编入本书，培养读者处理实际工程问题的能力与素质。
3. 选材纳入科技发展新成果，注重新方法和新手段应用。
在人才培养与时俱进的理念指导下，将科技发展的新成果，如将直驱阀、容积直驱控制等新内容纳入本书。在系统分析与综合手段和方法方面，采用MATLAB软件作为控制系统分析与设计平台，在书中将计算机控制、计算机仿真分析等与液压控制相结合。
与Merritt先生的观点一样，阅读和学习液压控制系统需要的主要基础是控制理论。因此为了易于液压控制系统讲述和理解，书中简明综述了经典控制理论的相关内容。若读者在液压技术方面具有一定基础，将会对于理解书中内容有所帮助。若是更深入理解液压控制的特性，液压基础则凸显重要性。
作者任企业产品开发设计师多年，前期以机械设计为主，从事车辆机液一体化综合动力传动系统设计开发； 后期以液压设计为主，从事液压传动系统和液压控制系统设计，期间设计与自制了一些专用的液压元件如泵、阀、马达等。长期产品设计工作使作者养成了一些思维和工作习惯，必然会体现在这本书上，因而期望通过这本书能够与工程技术人员产生共鸣。
后来，作者从企业界转到教育界，从事教学工作，选用过国内一些教材，也用Merritt的英文书作教材为本科生和硕士生授课，并开始写讲义。多年后有了将讲稿变成一本书的计划。但这个计划进展很慢，客观原因是时间不足。一年前，作者可以将更多的时间用在这本书稿上，写书的工作快了很多。诚实地说，这本书稿与作者的理想尚有距离，本着共享素材和方便教学工作的目的，将书稿付印，欢迎读者、同仁、学友、师长多多批评指正。另外,本教材配有PPT课件,如需要也可以与作者联系。
参考文献在书中多数非直接引用，多用作启示和指导。它们多反映在书中的思想方法等方面，属于道同。为了便于读者进行延伸阅读，参考文献按章列出。匆忙之中，想必定会有曾对作者有重要影响的文献资料遗漏了，这里一并对文献作者的贡献表示感谢！
硕士生冯洋、赵云静、刘学哲协助作者勘查了文字录入错误，这里表示感谢。
本书的出版还要特别感谢师长和同仁们给予我的支持与帮助！感谢清华大学出版社编辑们细致与辛勤的工作。最后，感谢家人的理解与支持，我才能挪用一些陪伴家人的时间写书稿。
常同立
2014年7月 第1章绪论
1．1开环液压控制与闭环液压控制
1．1．1用电磁换向阀构建的液压控制系统
1．1．2用比例电磁阀构建的液压控制系统
1．1．3用电液伺服阀构建的液压控制系统
1．1．4开环控制与闭环控制的比较
1．2液压控制系统分类
1．3液压反馈控制的特点
1．3．1液压反馈控制优点
1．3．2液压反馈控制缺点
1．4液压控制发展历程及趋势
1．4．1发展历程
1．4．2发展趋势
1．5液压控制的应用
1．5．1应用分析
1．5．2几个典型液压控制应用案例
1．6本章小结
思考题与习题
主要参考文献
第2章动力学系统及反馈控制
2．1动力学系统及其研究方法
2．1．1一个简单的动力学系统
2．1．2另一些类型动力学系统
2．2反馈控制原理
2．2．1反馈控制系统工作原理
2．2．2反馈控制系统构成
2．2．3反馈控制系统分类与性能
2．2．4线性系统的叠加性
2．3控制系统数学建模与模型化简
2．3．1建模方法
2．3．2模型线性化
2．3．3模型化简
2．4控制系统稳定性
2．4．1稳定性概念
2．4．2时域稳定性分析方法
2．4．3频域稳定性分析方法
2．5控制系统准确性
2．5．1系统模型
2．5．2稳态误差
2．5．3动态误差
2．5．4跟踪误差
2．6控制系统快速性
2．6．1时域快速性分析
2．6．2频域快速性分析
2．7控制系统校正
2．7．1串联校正
2．7．2并联校正
2．8连续系统方法设计数字控制器
2．8．1设计问题描述
2．8．2数字控制器设计步骤
2．8．3设计假想的连续系统控制器
2．8．4确定采样周期
2．8．5离散为数字控制器
2．8．6数字控制器算法
2．8．7数字控制器校验
2．9本章小结
思考题与习题
主要参考文献
第3章液压控制系统原理与结构
3．1机械液压伺服系统
3．1．1工作原理
3．1．2机液伺服机构系统结构分析
3．2电液伺服阀控伺服系统
3．2．1工作原理
3．2．2作动器系统结构分析
3．2．3阀控速度伺服系统和力伺服系统
3．2．4阀控系统特点
3．3泵控伺服系统
3．3．1工作原理
3．3．2系统结构分析
3．3．3泵控系统特点
3．4本章小结
思考题与习题
主要参考文献
第4章液压控制元件
4．1概述
4．1．1液压控制元件分类
4．1．2滑阀分类
4．2四通滑阀
4．2．1四通滑阀静态特性分析
4．2．2线性化流量方程及阀系数
4．2．3滑阀的作用力
4．2．4阀控系统的功率及效率
4．3三通滑阀
4．3．1三通滑阀的静态特性
4．3．2线性化流量方程及阀系数
4．4三通滑阀与节流孔组合
4．4．1工作原理及设计方案
4．4．2静态特性分析
4．5双喷嘴挡板阀
4．5．1工作原理及设计方案
4．5．2静态特性分析
4．5．3挡板液流力
4．6射流管阀
4．6．1结构与工作原理
4．6．2静态特性分析
4．7控制用液压泵
4．7．1控制用液压泵排量分析
4．7．2控制用液压泵泄漏与阻力矩
4．7．3控制用定量泵
4．7．4控制用变量泵
4．8本章小结
思考题与习题
主要参考文献
第5章液压动力元件
5．1概述
5．2四通阀控对称缸
5．2．1基本假设
5．2．2数学建模
5．2．3方块图与解表达式
5．2．4模型化简与模型分析
5．3四通阀控液压马达
5．3．1基本假设
5．3．2数学模型
5．3．3四通阀控马达动力元件的特点
5．4三通阀控非对称缸
5．4．1基本假设
5．4．2数学模型
5．4．3三通阀控非对称缸动力元件的特点
5．5四通阀控非对称缸
5．5．1基本假设
5．5．2数学模型
5．5．3四通阀控非对称缸动力元件的特点
5．6变转速泵控对称缸
5．6．1基本假设
5．6．2数学模型
5．6．3变转速泵控对称缸动力元件的特点
5．7变排量泵控液压马达
5．7．1基本假设
5．7．2数学模型
5．7．3变排量泵控液压马达动力元件的特点
5．8液压动力元件驱动能力
5．8．1阀控液压动力元件驱动能力
5．8．2泵控液压马达动力元件驱动能力
5．9本章小结
思考题与习题
主要参考文献
第6章机液伺服控制系统
6．1机液位置伺服控制系统分析
6．1．1反馈比较机构
6．1．2系统分析
6．1．3机液伺服控制系统设计要点
6．2实例分析
6．2．1动力转向机液伺服机构
6．2．2电液伺服阀内机液伺服系统
6．3本章小结
思考题与习题
主要参考文献
第7章电液伺服控制阀
7．1电液伺服阀
7．1．1双喷嘴挡板力反馈电液伺服阀
7．1．2滑阀式直接反馈两级伺服阀
7．1．3射流管力反馈流量电液伺服阀
7．1．4三级流量电液伺服阀
7．2直驱阀
7．2．1结构与原理
7．2．2系统分析
7．2．3直驱阀特点
7．3产品特性描述、选型方法
7．3．1产品性能描述
7．3．2选型方法
7．3．3使用维护常识
7．4本章小结
思考题与习题
主要参考文献
第8章电液控制系统动态设计
8．1概述
8．1．1电液伺服控制系统分类
8．1．2模拟电液控制系统
8．1．3数字电液控制系统
8．1．4复杂电液控制系统
8．2位置伺服系统动态设计
8．2．1阀控电液位置伺服系统
8．2．2变转速泵控位置伺服系统
8．2．3位置控制系统校正
8．3速度控制系统动态设计
8．3．1阀控速度伺服控制系统
8．3．2泵控速度控制系统
8．4力控制系统动态设计
8．4．1力控制系统
8．4．2液压动力元件
8．4．3力控制系统分析
8．5本章小结
思考题与习题
主要参考文献
第9章液压控制系统设计
9．1一般设计流程
9．2方案设计
9．2．1明确设计任务
9．2．2拟定控制方案，绘制系统原理图
9．3负载分析计算
9．3．1典型负载与负载模型
9．3．2负载折算
9．4阀控系统参数计算
9．4．1阀控系统参数计算
9．4．2确定液压控制阀的参数及选型
9．5泵控系统参数确定
9．5．1泵控系统参数计算
9．5．2控制用液压泵参数及选型
9．6反馈元件和信号放大器等选型与设计
9．6．1确定反馈元件及其放大器
9．6．2电子伺服放大器选型
9．6．3数字控制器及转换器
9．6．4电源
9．7液压源设计
9．7．1液压源的作用
9．7．2液压源类型选择
9．7．3液压源与液压控制系统的匹配
9．7．4工作液污染度控制与过滤
9．7．5工作液加温与冷却
9．8本章小结
思考题与习题
主要参考文献
附录A方块图变换
附录BMATLAB控制系统仿真分析指令
附录CISO4406
附录DNAS1638
附录E术语中英文对照

⑦ 伺服系统稳态设计应从哪两方面入手

1、稳定性

伺服系统的稳定性指在系统。上的扰动信号消失后，系统能够恢复到原来的稳定状态下运行，或者在输入的指令信号作用下，能够达到的新的稳定运行状态的能力。

稳定性要求是一项最基本的要求，是保证伺服系统能够正常运行的最基本条件。伺服系统在其工作范围内应该是稳定的，其稳定性主要取决于系统的结构及组成元件的参数，可采用自动控制理论所提供的各种方法来加以控制。

2、精度

伺服系统的精度是指其输出量复现输入指令信号的精确程度。

系统中各个元件的误差都会影响到系统的精度，如传感器的灵敏度和精度、伺服放大器的零点漂移和死区误差、机械装置中的反向间隙和传动误差、各元器件的非线性因素等。反映在伺服系统_上就会表现出动态误差、稳态误差和静态误差，伺服系统应在比较经济的条件^下达到给定的精度

3、快速响应性

快速响应性是指系统输出量快速跟随输入指令信号变化的能力，它主要取决于系统的阻尼比和固有频率可以提高快速响应性，但对系统的稳定性和最大超调量有不利影响，因此系统设计时应该对两者进行优化，使系统的输出响应速度尽可能快。

4、灵敏度

系统各元件的参数变化等都会影响系统的性能，系统对这些变化的灵敏度要小，即系统的性能应不受参数变化的影响。具体措施为：对于开环系统，应严格挑选各元件;对于闭环系统，对输出通道中元件的挑选标准可适当放宽，对反馈通道的各元件必须严格挑选，以改善系统的灵敏度。

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⑨ 液压控制系统的图书信息

书 名: 液压控制系统作者：王春行
出版社：机械工业出版社
出版时间： 2011年5月1日
ISBN: 978711106491601,9787111064916
开本： 16开
定价: 19.00元 前言
第一章 绪论
第一节 液压伺服控制系统的工作原理及组成
第二节 液压伺服控制的分类
第三节 液压伺服控制的优缺点
第四节 液压伺服控制的发展和应用
第二章 液压放大元件
第一节 圆柱滑阀的结构形式及分类
第二节 滑阀静态特性的一般分析
第三节 零开口四边滑阀的静态特性
第四节 正开口四边滑阀的静态特性
第五节 双边滑阀的静态特性
第六节 滑阀受力分析
第七节 滑阀的输出功率及效率
第八节 滑阀的设计
第九节 喷嘴挡板阀
第十节 射流管阀
思考题
习题
第三章 液压动力元件
第一节 四通阀控制液压缸
第二节 四通阀控制液压马达
第三节 三通阀控制液压缸
第四节 泵控液压马达
第五节 液压动力元件与负载的匹配
思考题
习题
第四章 机液伺服系统
第一节 机液位置伺服系统
第二节 结构柔度对系统稳定性的影响
第三节 动压反馈装置
第四节 液压转矩放工器
思考题
习题
第五章 电液伺服阀
第一节 电液伺服阀的组成及分类
第二节 力矩马达
第三节 力反馈两级电液伺服阀
第四节 直接反馈两级滑阀式电液伺服阀
第五节 其它型式的电液伺服阀简介
第六节 电液伺服阀的特性及主要的性能指示
思考题
习题
第六章 电液伺服系统
第一节 电液伺服系统的类型
第二节 电液位置伺服系统的分析
第三节 电液伺服系统的校正
第四节 电液速度控制系统
第五节 电液力控制系统
思考题
习题
第七章 液压伺服系统设计
第一节 液压伺服系统的设计步骤
第二节 液压伺服系统设计举例
第三节 液压能源的选择
思考题
习题
参考文献