图8.1.1所示为一简单的机液伺服控制系统原理图。
图8.1.1 机液伺服控制系统原理图
1—阀芯;2—液压缸;3—阀体与缸体;4—负载
图中的供油来自恒压油源,回油直接通油箱。系统主要由四边滑阀和液压缸组成。滑阀是一个转换放大元件,它将输入的机械信号(阀芯位移)转换成液压信号(流量、压力)输出,并加以功率放大。液压缸为执行元件,输入是压力油的流量,输出是运动速度或位移。在这个系统中,阀体与液压缸缸体做成一体,构成了机械反馈伺服控制回路。其反馈控制过程是:当阀芯处于中间位置(零位)时,阀的4个窗口关闭,控制阀无流量输出,缸体不动,系统处于静止平衡状态。若阀芯1向右移一个距离xi,则节流窗口a、b便各有一个相应的开口量xv=xi,压力油经窗口a进入液压缸无杆腔,推动缸体右移xp,液压缸左腔的油液经窗口b回油箱。在缸体右移的同时,也带动阀体右移xp,使阀的开口量减小,即xv=xi-xp。当缸体位移xp等于阀芯位移xi时,xv=0,即阀的开口关闭,输出流量为零,液压缸停止运动,处在一个新的平衡位置上。如果阀芯反向运动,则液压缸也反向跟随运动。也就是说,在该系统中,液压缸的位移(系统的输出)能够自动、快速而准确地跟踪阀芯的位移(系统的输入)运动。系统的原理框图如图8.1.2所示。
图8.1.2 机液伺服控制系统的原理框图
该系统是一个靠偏差工作的负反馈闭环控制系统,其输出量是位移,故称为位置控制系统。由于其输入信号和反馈信号皆由机械构件实现,所以也称机液位置伺服控制系统。还因它的机液转换元件为滑阀,靠节流原理工作,因此也称阀控式液压伺服系统。
以上介绍的是机液伺服控制系统的情况,其反馈为机械连接形式。事实上,反馈形式可以是机械、电气、气动、液压之一或它们的组合,因此液压控制系统还可分为电液控制和气液控制等多种形式。一般来说,液压控制系统的基本控制原理都是类似的。下面再介绍一个电液位置伺服控制系统的示例。
图8.1.3所示为一个典型的电液位置伺服控制系统原理图。其工作原理是:由计算机(指令元件)发出数字指令信号,经D/A转换为模拟信号ur后输给比较器,再通过比较器与位移传感器传来的反馈信号uf相比较,形成偏差信号Δu,然后通过校正、放大器输出控制电流i,操纵电液伺服阀(电液转换元件)产生较大功率的液压信号(压力、流量),从而驱动液压伺服缸,并带动负载(被控对象)按指令要求运动。当偏差信号趋于零时,被控对象(负载)被控制在指令期望的位置上。该电液位置伺服控制系统的原理框图如图8.1.4所示。(www.xing528.com)
图8.1.3 电液位置伺服控制系统原理图
1—比较器;2—校正、放大器;3—电液伺服阀;4—负载;5—位移传感器;6—液压伺服缸;7—信号放大器
图8.1.4 电液位置伺服控制系统的原理框图
综合上述机液、电液两种控制系统的工作原理可知,液压控制系统一般具有如下特点:
(1)以液压为能源,具有功率放大作用,是一个功率放大装置;
(2)液压控制系统是一个自动跟踪系统(即随动系统);
(3)液压控制系统是一个负反馈控制系统,依靠偏差信号工作。
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