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液壓工作原理

電液伺服系統的組成與類型

添加時間:2018-08-23

    電液伺服系統綜合了液壓和電氣兩方面的優勢,不僅具有控制精度高、響應速度快和負載功率大的優點,還具有信號處理靈活、控制方法多樣的優點,因而在國防和國民經濟各個領域得到了廣泛應用。


    電液伺服系統的組成與類型


    電液伺服系統是以伺服元件(伺服閥或伺服泵)為控制核心的液壓控制系統它通常由指令裝置、控制器、放大器、液壓源、伺服元件、執行元件、反饋傳感器及負載組成,其組成原理框圖如圖7-1所示。


電液伺服系統組成原理


    指令裝置通過總線、網絡或模擬量傳輸指令信號給控制器,控制器將指令信號和反饋信號按照一定的控制算法輸出控制電壓信號,該信號經過放大器的放大和轉換后,變為電流信號控制伺服閥。


    液壓源為伺服閥提供具有一定壓力和流量的液壓能源,伺服元件根據電流信號輸出壓力和流量,從而控制執行元件的運動狀態。執行元件直接驅動負載運動,常見的負載類型為慣性負載、阻尼負載和彈性負載。反饋傳感器檢測負載的被控制量,如位移、速度、加速度和力等,為控制器提供反饋信號,構成閉環控制過程。


    電液伺服系統的分類方法很多,可以從不同的角度進行劃分。按照指令信號和反饋信號的形式,可以分為模擬伺服系統和數字伺服系統;按照被控物理量的性質,可以分為位置伺服系統、速度伺服系統、力伺服系統等;按照控制元件的類型,可以分為閥控系統和泵控系統。下面僅對模擬伺服系統和數字伺服系統作簡單介紹。


    在模擬伺服系統中,全部信號都是模擬量,如輸入信號、反饋信號、控制信號及校準信號等都是連續的模擬量。電信號可以是直流量,也可以是交流量。模擬伺服系統的可靠性好、重復精度高、響應速度快,但是分辨率較低。模擬式反饋裝置的精度一般低于數字式反饋裝置,因此模擬伺服系統的分辨率低于數字伺服系統。


    模擬伺服系統中的控制器通常為模擬電路的組成,可靠性較高,但是參數調整不便,只能實現比較簡單的控制方法。另外,模擬伺服系統中微小信號容易受到噪聲和零漂的影響,因此,當輸入信號接近或小于輸入端的噪聲和零漂時,則不能進行有效的控制。


    在數字伺服系統中,全部信號或部分信號是離散參量,因此數字伺服系統又分為全數字伺服系統和數字-模擬伺服系統。在全數字伺服系統中,全部信號為離散脈沖量,通常由數字控制器發送指令脈沖信號,通過數字閥控制步進液壓缸或馬達,并通過數字式反饋裝置(如編碼器)檢測被控量,從而構成全數字閉環控制系統。


    在數字-模擬伺服系統中,通常采用數字式控制器,因此,需要模數轉換(A/D)和數模轉換(D/A)模塊。數字-模擬伺服系統是目前應用最為廣泛的電液伺服系統形式,其系統的組成原理框圖如圖7-2所示。


數字-模擬伺服系統組成原理圖


    數字伺服系統的分辨率和控制精度要高于模擬伺服系統,受模擬量的噪聲和零漂的影響也較小。隨著數字計算機的迅猛發展,基于數字計算機的數字控制器能夠在復雜系統中實現多環路、多參數和高實時性的復雜控制算法,因此具有廣闊的發展前景。但是,在經濟性和可靠性等方面,模擬伺服系統仍然具有一定的優勢。

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