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液压工作原理

电液伺服系统的组成与类型

添加时间:2018-08-23

    电液伺服系统综合了液压和电气两方面的优势,不仅具有控制精度高、响应速度快和负载功率大的优点,还具有信号处理灵活、控制方法多样的优点,因而在国防和国民经济各个领域得到了广泛应用。


    电液伺服系统的组成与类型


    电液伺服系统是以伺服元件(伺服阀或伺服泵)为控制核心的液压控制系统它通常由指令装置、控制器、放大器、液压源、伺服元件、执行元件、反馈传感器及负载组成,其组成原理框图如图7-1所示。


电液伺服系统组成原理


    指令装置通过总线、网络或模拟量传输指令信号给控制器,控制器将指令信号和反馈信号按照一定的控制算法输出控制电压信号,该信号经过放大器的放大和转换后,变为电流信号控制伺服阀。


    液压源为伺服阀提供具有一定压力和流量的液压能源,伺服元件根据电流信号输出压力和流量,从而控制执行元件的运动状态。执行元件直接驱动负载运动,常见的负载类型为惯性负载、阻尼负载和弹性负载。反馈传感器检测负载的被控制量,如位移、速度、加速度和力等,为控制器提供反馈信号,构成闭环控制过程。


    电液伺服系统的分类方法很多,可以从不同的角度进行划分。按照指令信号和反馈信号的形式,可以分为模拟伺服系统和数字伺服系统;按照被控物理量的性质,可以分为位置伺服系统、速度伺服系统、力伺服系统等;按照控制元件的类型,可以分为阀控系统和泵控系统。下面仅对模拟伺服系统和数字伺服系统作简单介绍。


    在模拟伺服系统中,全部信号都是模拟量,如输入信号、反馈信号、控制信号及校准信号等都是连续的模拟量。电信号可以是直流量,也可以是交流量。模拟伺服系统的可靠性好、重复精度高、响应速度快,但是分辨率较低。模拟式反馈装置的精度一般低于数字式反馈装置,因此模拟伺服系统的分辨率低于数字伺服系统。


    模拟伺服系统中的控制器通常为模拟电路的组成,可靠性较高,但是参数调整不便,只能实现比较简单的控制方法。另外,模拟伺服系统中微小信号容易受到噪声和零漂的影响,因此,当输入信号接近或小于输入端的噪声和零漂时,则不能进行有效的控制。


    在数字伺服系统中,全部信号或部分信号是离散参量,因此数字伺服系统又分为全数字伺服系统和数字-模拟伺服系统。在全数字伺服系统中,全部信号为离散脉冲量,通常由数字控制器发送指令脉冲信号,通过数字阀控制步进液压缸或马达,并通过数字式反馈装置(如编码器)检测被控量,从而构成全数字闭环控制系统。


    在数字-模拟伺服系统中,通常采用数字式控制器,因此,需要模数转换(A/D)和数模转换(D/A)模块。数字-模拟伺服系统是目前应用最为广泛的电液伺服系统形式,其系统的组成原理框图如图7-2所示。


数字-模拟伺服系统组成原理图


    数字伺服系统的分辨率和控制精度要高于模拟伺服系统,受模拟量的噪声和零漂的影响也较小。随着数字计算机的迅猛发展,基于数字计算机的数字控制器能够在复杂系统中实现多环路、多参数和高实时性的复杂控制算法,因此具有广阔的发展前景。但是,在经济性和可靠性等方面,模拟伺服系统仍然具有一定的优势。

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