1、十一、电液伺服系统,电液伺服系统类型，重点分析三种典型电液伺服系统（位置、速度、力），并对电液伺服系统的校正方法加以论述。,电液伺服系统的类型,一、模拟伺服系统 在模拟伺服系统中，全部信号都是连续的模拟量，模拟伺服系统重复精度高，但分辨能力较低(绝对精度低)。伺服系统的精度在很大程度上取决于检测装置的精度，另外模拟式检测装置的精度一般低于数字式检测装置所以模拟伺服系统分辨能力低于数字伺服系统。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。 二、 数字伺服系统 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两种。,6.1 电液伺服系统
2、的类型,一、模拟伺服系统 在模拟伺服系统中，全部信号都是连续的模拟量，模拟伺服系统重复精度高，但分辨能力较低(绝对精度低)。伺服系统的精度在很大程度上取决于检测装置的精度，另外模拟式检测装置的精度一般低于数字式检测装置所以模拟伺服系统分辨能力低于数字伺服系统。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，就不能进行有效的控制了。 二、 数字伺服系统 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两种。,电液位置伺服系统,1、系统的组成及其传递函数 电液伺服系统的动力元件分为阀控式和泵控式
3、两种基本型式，但采用的指令装置、反馈测量装置和放大、校正的电子部件不同，就构成了不同的系统。采用电位器作为指令装置和反馈测量装置，就可以构成直流电液位置伺服系统；当采用自整角机或旋转变压器作为指令装置和反馈测量装置时，就可构成交流电液位置伺服系统。,系统的稳定性分析,简化方框图：,系统响应特性分析,系统的 闭环 刚度特性,电液伺服系统的校正,以上讨论了比例控制的电液位置伺服系统，其性能主 要由动力元件参数所决定，对这种系统，单纯靠调整 增益往往满足不了系统的全部性能指标，这时就要对 系统进行校正，高性能的电液伺服系统一般都要加校 正装置。 一、滞后校正 滞后校正的主要作用是通过提高低频段增益，
4、减小系 统的稳态误差，或者在保证系统稳态精度的条件下， 通过降低系统高频段的增益，以保证系统的稳定性。,速度反馈校正的主要作用是提高主回路的静态刚度， 减少速度反馈回路内的干扰和非线件的影响，提高系 统的静态精度。加速度反馈主要是提高系统的阻尼。 它们可以单独使用，也可以联合使用。,二、速度和加速度校正,三、压力反馈和动压反馈校正 采用压力反馈和动压反馈校正的目的是提高系统的阻 尼。负载压力随系统的动态而变化。当系统振动加剧 时，负载压力也增大。如果将负载压力加以反馈，使 输入系统的流量减少则系统的振动将减弱。起到了 增加系统阻尼的作用。 可以来用压力反馈伺服阀或动压反馈伺服阀实现压力 反馈和
5、动压反馈。也可以采用液压机械网络或电反馈 实现压力反馈或动压反馈。,三、压力反馈和动压反馈校正 采用压力反馈和动压反馈校正的目的是提高系统的阻 尼。负载压力随系统的动态而变化。当系统振动加剧 时，负载压力也增大。如果将负载压力加以反馈，使 输入系统的流量减少则系统的振动将减弱。起到了 增加系统阻尼的作用。 可以来用压力反馈伺服阀或功压反馈伺服阀实现压力 反馈和动压反馈。也可以采用液压机械网络或电反馈 实现压力反馈或动压反馈。,电液速度控制系统,一、阀控马达速度控制系统 速度控制系统是一个不稳定的系统，为了使系统稳 定，必须要加校正环节，可以考虑加滞后校正和积分 校正。,二、泵控马达速度控制系统
6、 泵控马达速度控制系统有开环控制和闭环控制两种。 1、泵控开环速度控制系统 变量泵的斜盘角由比例放大器、伺服阀、液压缸和位 移传感器组成的位置回路控制。通过改变变量泵斜盘 角来控制供给液压马达的流量，以此来调节液压马达 的转速。因为是开环控制，受负载和温度变化的影响 较大，控制精度差。,2、带位置环的泵控闭环速度控制系统 它是在开环速度控制的基础上，增加速度传感器将液压马达转 速进行反馈。构成闭环控制系统。速度反馈信号与速度指令信 号的差值经积分放大器加到变量伺服机构的输入端、使泵的流 量向减小速度误差的方向变化。采用积分放大器是为了使开环 系统具有积分特性。构成I型无差系统。通常由于变量伺服
7、机 构的惯性很小，液压缸负载的固有频率很高阀控液压缸可 以看成积分环节，变量伺服机构基本上可以看成是比例环 节系统的动态特件主要出泵控液压马达的动态所决定。,3、不带位置环的泵控闭环速度控制系统 如果将变量伺服机构的位置反馈去掉，并将积分放大器改为比例放大器可得到闭环这种速度控制系统。由于积分环节是在伺服阀和变量泵斜盘力的后面，所以伺服阀零漂和斜盘力等引起的静差仍然存在。变量机构开环控制，抗干扰能力差易受零漂、摩擦等影响。,电液力控制系统,以力为被调量的液压伺服校制系统称为液压力控制系统。在工 程实际中，力控制系统应用的很多，如材料试验机、结构物疲 劳试验机、轧机张力控制系统、车轮刹车装置等都
8、采用电液力 控制系统。 一、 系统组成及工作原理 电液力控制系统主要由伺服放大器、电液伺服阀、液压缸和力 传感器等组成当指今装置发出的指令电压信号作用于系统 时液压缸便有输出力。该力由力传感器检测转换为反馈电压 信号与指令电压信号相比较，得出偏差电压信号。此偏差信号 经伺服放大器放大后输入到伺服阀，使伺服阀产生负载压差作 用于液压缸活塞上，使输出力向减小误差的方向变化，直至输 出力等于指令信号所规定的值为止。在稳态情况下，输出力与 偏差信号成比例。,设计举例,带钢卷曲机跑偏控制系统设计,机组的最大卷曲速度 v=5m/s; 最大刚卷质量 m1=15000kg; 卷曲机移动部分质量 m2=2000
9、0kg; 卷曲误差 E=20rad/s; 最大工作速度 vm=2.2e-2m/s; 最大加速度 am=0.47m/s2;,1、设计要求：,2、方案选择,采用电液伺服阀、液压缸、放大器、光电检测元件组成系统。,电液控制系统在板带轧机 板厚板形控制中的应用,板形板厚控制的基本原理，液压 AGC 系统分析设计方法，液压弯辊系统分析设计方法。,1 板厚控制方法及其数学模型,1、弹性塑性方程及其解析法,1)、Ph图 以弹性方程曲线和塑性方程曲线的图形求解方法描述轧机与轧件相互作用又相互影响的关系。右图说明来料厚差影响及AGC控制消差结果,2）、解析法 将轧制力方程进行线性化，取其用台劳展开式一次项。在各
10、参数的设定值（工作点）附近精度较高。,2、位置内环和压力内环,1）、位置内环需要算出板厚差与辊缝的关系，将其加到辊缝设定值上作为位置内还给定来消除厚差。 2）、压力内环算出板厚差与轧制力的关系，压力内环的特点是可以消除轧辊偏心，但也使带钢带来的扰动放大。,3、前馈控制和反馈控制,前馈控制是根据来料的情况，提前调整，优点是可以消除时间上的滞后，缺点是预控属于开环控制。 反馈控制是利用测厚仪得到板厚差，进行控制的方式。但其存在滞后性，对系统的稳定性不利，用于最外层监控环，以消除轧辊磨损,热膨胀及设定值误差等的影响。,4、几种典型位置内环的控制算法,GM控制模型,GM控制模型是将轧机本身作为测厚仪，
11、通过轧制过程每一时刻的轧制力和辊缝值间接地测量带钢厚度的方法，它可以使反馈的滞后时间减少，使系统的稳定性增强 。根据“PH”图，可以得到辊缝传递函数为：,MGM控制模型,MGM是英国钢铁协会发明的，又被称为BISRA AGC或相对AGC，是以某一厚度作为基准厚度，然后在轧制过程中，以检测出口的轧制力和缸位移的增量信号来控制板厚，它根据轧机弹跳方程的增量形式：,若采用液压变刚度控制，则有：,C=1时是恒辊缝控制，C=时是恒轧制力控制。,动态设定模型,它是以在各种扰动作用下保持出口厚度恒定的充要条件和压力AGC参数方程为基础建立的，将压力方程带入弹跳方程并进行台劳基数展开，进行取舍后就可以得到动态
12、设定模型，动态设定模型兼据GM和MGM控制模型之优点，既考虑了已产生的辊缝变化又可以实现一步调节到位，其最大特点是辊缝调节量设定值与调节过程无关。所进行的两部分调节量一是为消除厚度变化所需要的辊缝调节量，二是消除由于辊缝变化引起的轧制力的变化。,内辊缝反馈,内辊缝反馈的主要特点是位移检测元件安装在上下工作辊中心线之间，来检查两辊之间的位置相对变化情况的， 它的主要优点是直接反映的是板厚的变化量，并可以消除轧辊偏心影响，因而可以达到很高的控制精度。内辊缝仪的设计是其中的难点。,2 板形控制数学模型,一、板形与横向厚差,1. 横向厚差和板形概念 板带的几何尺寸精度三大质量指标： 纵向厚差、横向厚差(板凸度)和板形(平直度) 纵 向 厚 差 控制：理论简单，技术容易实现。 板形和板凸度控制：理论复杂，技术难以实现。,双边浪,两肋浪,单边浪,中浪,2.横向厚差和板形表示方法,板形：宽度上最长和最短条之间的相对长度差度量 单位：相对长度差以10-5作为一个单位，称为I,3.保持板材平直度的条件旧观念：认为延伸率沿宽度处处相同板形就良好。缺 点：没有考虑金属横向流动。新观念：板形平直度和横向厚差相互影响。优 点：考虑了金属横向流动，保证板形平直度和横向厚差都满足要求。,1700连轧机厚度控制系统,
