20
（二）系统的闭环刚度特性
闭环惯性环节转折频率的无因次曲线
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闭环振荡环节固有频率无因次曲线
当h和Kv/h较小时
nc h
18
当h和Kv/h较小时
2 nc 2 h — Kv / h
闭环振荡环节阻尼系数无因次曲线
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系统频宽主要受h和h的影响 和限制，应适当提高h和 h ， 但过大的 h会降低nc，影响响
应速度。
电液位置控制系统闭环频率特性曲线
4）只有在工作频率接近谐振频率h时才有稳定性问题。当工作频率 接近h时，负载压力且也将接近ps了，也就是说压力趋于饱和，Kc变得很
大，阻尼系数比较高。
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P116页使系统满足一定稳定要求的参数估算
由于以上几点原因，估算时一般可用
Kv
h
3
电液位置伺服系统难于得到较大的幅值稳定裕量Kg，而相位稳定
裕量 易于保证。
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位置比较用电压比较代替 缸
电液伺服阀 液压能源
样板 给定
xi 位移 ei 比较eg 电伺服 I
传感器
- 放大器
ef
力矩 马达
液压 放大元件
扰动
液压 xp
执行件
位移 传感器1
A 双传感器阀控位置控制系统
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由计算机图 形代替样板
程序 ei 比较eg
给定
-
ef
电液伺服阀 液压能源
电伺服 i 放大器
力矩 马达
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将电液伺服阀看成比例环节
Kv
Ke Kd Ka Ksv iDm
TL
K V ce
iD K m
4
s
t
1
e ce
i +
iKv
-
+
-
1
m 1 L
s
s2
2 h
2
h h
s
1
i
电液位置系统简化方块图
12
二、系统的稳定性分析
典型的积分+振荡环节波德图 其稳定判据及稳定裕量Kg分别为：
20lg|G| dB
模型可写为
m
1 Dm
Q0
Kce iDm2
( Vt
4e Kce
s
1)TL
s2
s(h2
2 hs h
1)
i m c
10
TL
K V ce
iD K m
4
s
t
1
e ce
r +
e
-
Ke
K Ue
Ug
Q0 1
u Ka KsvGsv s
Dm
+
-
1
m 1 c
s
s2
2 h
2
h h
s
1
i
电液位置伺服系统方块图
频宽近似地正比于响应速度，根据频宽可推算其它指标，所以频宽是
一个重要品质指标。 系统闭环传递函数
c rs3K2vh1 2 hs2 Kvh
s Kv
1
系统的特征式是三阶方程，可以因式分解为一个惯性环节和一个二
阶振荡环节
c r
(s b
1
1)(
s2 2
nc
2 ncs nc
1)
16
当h和Kv/h较小时
b Kv
液压 放大元件
位移传感器
缸
扰动
液压 xp
执行件
C 单传感器阀控位置控制系统
8
自整角机输出误差信号的幅值与输入输出轴之间的误差角的正 弦成比例
Ue Ke sin(r c )
r c 很小时，sinr c r c
因此，自整角机的增益为
Ue
r c
Ke
V/rad
相敏放大器将交流信号电压转换成直流电压，其动态过程与液压动 力元件相比可以忽略并可以看成比例环节，即：
20lg Kv
Kv 2 hh
Kg
20 lg
Kv
2 hh
20 lg Kv
01
2 h h
-20dB/dec
c h
/秒(s－1)
-60dB/dec
电液位置控制系统开环波德图
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一般说来，h的计算值比较精确。液压系统的阻尼系数h一般为
0.1~0.2，根据稳定条件，就可以计算出系统的开环增益Kv。
由Kv≈c可求出穿越频率c。穿越频率高，相当于频宽高。
或者在信号传递过程中用了电元件和电信号）
4）适用于负载质量大、响应速度快的系统 目前已遍及国民经济和军事工业的各个技术领域
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6.1 电液伺服系统的类型
控制信号：位置、速度、力控制 控制方式：阀控、泵控 输入信号：模拟、数字 功率大小、开闭环形式
一、模拟伺服系统
所有信号都是连续的模拟量
1）重复精度高，分辨能力较低（绝对精度低）（模拟式检测装置的 精度低）
阻尼系数h的计算值一般要小于系统的实测值。因为：
1）滑阀的径向间隙实际上有正开口作用，也就是实际阀的压力-流量 系数可能高于理论计算值。
2）计算时忽略了各种摩擦，而摩擦都能提高阻尼。 3）计算时用空载时的零位阀系数Kq0及Kc0，实际工作时都是有载的。 有载时的Kq小于Kq0，Kc大于Kc0。Kq减小有利于稳定，Kc增大也提高了阻 尼系数，也有利于稳定。
因为稳定性限制了Kv值，而Kv值小时系统的精度就差。如果又要
稳定性好而裕量大，精度高而Kv大，就必须采取提高h的其它措施或者
对系统校正。
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三、系统响应特性分析
（一）对指令输入的闭环频率响应
闭环幅频特性峰值Mr、闭环振荡环节固有频率nc 、闭环频宽b以及 闭环阻尼系数nc
上升时间tr、峰值时间tp、调节时间ts、超调量 %
3
2）微小信号易受到噪声和零漂的影响
二、数字伺服系统
全部或部分信号是离散参量 1）全数字伺服：数字阀或电液步进马达 2）数字-模拟系统：A/D + D/A；A/D + 数字检测器
特点： 1）得到很高的绝对精度 2）受模拟量噪声和零漂的影响很小 3）应用计算机进行存贮、结算和控制，可实现多环路、多参量的实时控制
第六章 电液伺服系统
本 6.1 电液伺服系统的类型 章 6.2 电液位置伺服系统的分析 介 6.3 电液伺服系统的校正
绍
6.4 电液速度控制系统 6.5 电液力控制系统
1
电液伺服系统概述
1）综合了电气和液压两方面的特长（兼有电信息快速及液压元件大功
率高响应）
2）控制精度高、响应速度快、输出功率大 3）信号处理灵活、易于实现各种参量的反馈（输入信号是电量，
Ug Ue
Kd
(无因次)
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从直流电压Ug到电液伺服阀的阀芯位移xv间的传递函数可根据伺服阀 的频宽和液压固有频率的距离写出。
1）相近（二阶振荡） 2）3~5倍（惯性环节） 3）5~10倍（比例环节）
从伺服阀阀芯位移xv到液压马达轴转角m之间是典型的阀控马达。如 果马达没有弹性负载，也不考虑机架刚度，阀控马达液压动力元件的数学
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第六章 电液伺服系统
本 6.1 电液伺服系统的类型 章 6.2 电液位置伺服系统的分析 介 6.3 电液伺服系统的校正
绍
6.4 电液速度控制系统 6.5 电液力控制系统
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电液位置伺服系统概述
最基本最常用的一种液压伺服系统
机床工作台的位置 板带轧机的板厚 带材跑偏控制 飞机和船舶的舵机控制 雷达和火炮的控制系统 振动试验台 其它控制系统中的小闭环（机器人柔性力控制）