机电液-期末复习总结

1.静态特性：输入量与输出量不随时间变化或变化缓慢时，输出与输入之间的关系，可用代数方程描述。动态特性输入量和输出量随时间迅速变化时，输出与输入之间的关系，可用微分方程描述。直流伺服电动机的静态工作特性：机械特性是指控制电压一定时，转速随转矩的变化关系；调节特性是指电机转矩一定时，转速随控制电压的变化关系。基本假设：1.不考虑电机磁化曲线非线性的影响；2.忽略带载时电枢反应磁势的影响。电枢回路的电压平衡方程:Ra—电动机电枢回路的总电阻；Ea—电动机电枢回路的反电势；i—电动机电枢回路的电流；—每级总磁通；n—电枢转速；Ke—电势常数，表示单位转速所产生的电势。电动机的电磁转矩为:Kt—转矩常数，表示单位电枢电流所产生的转矩。直流伺服电动机的转速公式为（一）机械特性Ua=constant，机械特性曲线与纵轴的交点为电动机的理想空载转速n0机械特性曲线与横轴的交点为电动机的堵转矩Tk机械特性曲线的斜率的绝对值表示了电动机机械特性的刚度。（二）调节特性Tg=constant，调节特性曲线与横轴的交点表示在一定负载转矩时电动机的始动电压Ua0。调节特性曲线的横坐标从零到始动电压的这一范围称为在一定负载转矩时，伺服电动机的失灵区。失灵区的大小与负载转矩成正比。直流伺服电动机的动态特性电枢控制时直流伺服电动机的动态特性，是指在电动机的电枢上外加阶跃电压时，电机转速的增长过程。aaaaRiEUnKnCEeeaifUfUaiaatatgiKiCTgetaeaTKKRKUn)(gTfneaKUn0aatkURKTetakKKRTn0tan)(aUfnnUan00Tg3Tg2Tg1Ua0nTgTkn00Ua3Ua2Ua1)(tfnUgUaiaRaLaMTgTFTJTL2.步进电机反应式步进电机是利用磁阻转矩使转子转动的，是我国目前使用最广泛的步进电动机型式。反应式步进电机的主要特点是：气隙小，定位精度高；步距角小，控制准确；励磁电流较大，要求驱动电源功率大；电机内部阻尼较长，当相数较少时，单步运行振荡时间较长；断电后无定位转矩，需使用自锁定位。（一）工作原理三拍运行时的三相反应式步进电动机的工作原理图定子上有六个极，每个极上都装有控制绕组，每相对的两极组成一相。转子是四个均匀分布的齿，上面没有绕组。当A相控制绕组通电时，因磁通要沿着磁阻最小的路径闭合，将使转子齿1、3和定子极A、A’对齐。A相断电，B相控制绕组通电时，转子将在空间转过30°，即步距角θs=30°，转子齿2、4和定子极B、B’对齐。如再使B相断电，C相控制绕组通电，转子又在空间转过θs=30°，使转子齿1、3和定子极C、C’对齐。如此循环往复。定子控制绕组每改变一次通电方式，称为一拍。每次只有一相控制绕组通电，称为单；每次有两相控制绕组通电，称为双。采用“单、双拍”通电方式时，步距角要比“单拍”或“双拍”通电方式时减小一半。电动机的转速取决于控制绕组与电源接通或断开的变化频率。“三相单三拍”的通电方式：按A—B—C—A，或A—C—B—A的通电顺序运行。“三相双三拍”的通电方式：按AB—BC—CA—AB，或AC—CB—BA—AC的通电顺序运行。“三相单、双六拍”的通电方式：按A—AB—B—BC—C—CA—A，或A—AC—C—CB—B—BA—A的通电顺序运行。1AA’BB’CC’2341AA’BB’CC’2341AA’BB’CC’2341AA’BB’CC’2341AA’BB’CC’2341AA’BB’CC’234正重叠区xvQL负重叠区正开口零开口负开口xvPLPsQL=0001-1QLxv1-1PL3.喷嘴挡板阀有单喷嘴挡板阀和双喷嘴挡板阀两种结构形式，主要由固定节流孔、喷嘴和挡板组成。挡板与喷嘴之间形成一个可变节流口，挡板一般由扭轴或弹簧支承，挡板的位置由输入信号控制。单喷嘴挡板阀：压力油Ps向下流到液压缸左腔，又经固定节流孔向右流动；压力油Pc流到液压缸右腔，又流经喷嘴、挡板。右腔的压力由喷嘴挡板间的距离决定。当喷嘴挡板间距离变大时，Pc下降，活塞向右移动；反之，Pc上升，活塞向左移动。双喷嘴挡板阀：压力油进入阀后，分别通过两个液阻相等的固定节流口，再经喷嘴和挡板间的可变节流口a、b喷出，流回油箱；在喷嘴腔c、d内分别形成压力P1、P2，作用在液压缸的左右腔。当挡板上没有输入控制信号时，挡板处于中间位置，喷嘴和挡板间的可变节流口液阻相等，作用在液压缸的左右腔的压力P1和P2相等，液压缸不动。当输入信号作用在挡板上时，例如使挡板向左偏转，可变节流口a减小，液阻增大，压力P1增高；同时，可变节流口b增大，液阻减小，压力P2降低；作用在液压缸的左、右腔的压力P1P2，液压缸向右运动。当输入信号反向时，液压缸向相反方向运动。喷嘴挡板式阀没有摩擦副，灵敏度高；挡板惯性很小，所需的控制力小，动态响应高。缺点是喷嘴直径很小，对液压油的过滤精度要求较高，抗污染能力差，效率低。因此适用于小功率，通常作前置放大级用。3.滑阀静态特性分析：阀的静态特性（即压力-流量特性）是指在稳态情况下，负载流量QL、负载压力PL和阀芯位移XV三者之间的函数关系。它反映阀本身的工作能力和性能。滑阀的静态特性曲线（1）滑阀的流量特性阀的流量特性是指负载压力等于常数时，负载流量与阀位移之间的关系。负载压力PL=0的流量特性称为空载特性，相应的曲线为阀的空载流量特性曲线。（2）滑阀的压力特性阀的压力特性是指负载流量等于常数时，负载压力与阀位移之间的关系。一般来说，压力特性均指负载流量QL=0时的压力特性。只要阀有一微小位移，负载压力很快增加到供油压力。（3）滑阀的压力-流量特性滑阀的压力-流量特性是指负载流量QL、负载压力PL和阀芯位移xv三者之间的关系，即节流孔喷嘴挡板A1A2PcPsPs节流孔P1P2a喷嘴挡板bcd),(VLLXPfQ),(vLLxPfQ阀系数滑阀的压力-流量方程式是非线性方程，对其进行线性化，并以增量形式表示为式中偏导数即是阀系数：流量增益、流量-压力系数、压力增益，是确定阀的重要参数。（1）流量增益（流量放大系数）Kq它是流量特性曲线的斜率。流量增益表示负载压力一定时，阀芯位移变化引起的负载流量变化的大小。（2）流量-压力系数Kc它是压力-流量特性曲线的斜率并冠以负号。流量-压力系数表示阀芯位移一定时，负载压力变化所引起的负载流量变化的大小。（3）压力增益（压力灵敏度）Kp它是压力特性曲线的斜率。压力增益表示负载流量为零时，阀芯位移变化引起的负载压力变化的大小。阀的三个阀系数之间有以下关系阀的三个系数是表征阀静态特性的三个参数，这些参数影响系统的稳定性和响应特性。阀系数的数值随工作点变化而变化。最重要的工作点是压力-流量特性曲线的原点（即QL、PL、xv均等于零处）。阀的线性化方程为从稳定性看，原点是关键点。在原点附近的阀系数称为零位阀系数，分别以Kq0、Kc0、Kp0表示。若工作点在原点，则增量和变量相等，有4.阀控液压缸的动态参数分析（1）速度增益Kq/Ap不同形式的阀具有不同的流量增益，同一种阀在不同工况下流量增益也不同，所以Kq/Ap与所选阀的结构形式及工况有关。对于零开口阀，若取最大负载压降为PL=2/3Ps，那么阀的流量增益将下降到空载时的57.7%.一般的控制系统中增益降低都对稳定性有利，按动态性能分析和设计控制系统时，通常取空载时的数值，所以系统中的速度增益大体上被看成一个相对恒定的量。（2）液压固有频率ωh密闭在油腔中的液体被压缩时，会象弹簧一样，它和一个外加质量一起振动时的频率成为液压固有频率。两腔的总液压弹簧刚度为Kh是活塞位置的函数。当V01=V02时，即活塞处于中间位置时，Kh最低，从而液压固有频率最低，因此活塞处于中间位置时，稳定性最差。当活塞运动到行程的一端时，较小腔的液压弹簧刚度就起了主导作用，于是固有频率就将提高，所以推导流量方程时，假设V01=V02=Vt/2是合理的。（3）阻尼比阻尼比是由阀的流量-压力系数、系统泄漏和液体摩擦损失所决定的。)11(02012VVAKpehLLLvvLLPPQxxQQvLqxQKLLcPQKvLpxPKcqpKKKLcvqLPKxKQLcvqLPKxKQ由于随着工作点的不同，Kc会有很大变化，如在零位时最小，从而ξh也最小，因此，在计算系统的稳定性时，应取零位时的Kc0值，实际的Kc0比理论计算Kc0大些，一般在0.1~0.2范围内变化。Kc值随着阀开口的增大而增大，因此ξh值的变化范围就更大，变化幅度达20~30倍。（4）阀控液压缸的动态刚度FL/Xp负载干扰力不影响系统的稳定性，但对输出是有影响的。Xp/FL称为阀控液压缸的动态柔度，而它的倒数FL/Xp称为动态刚度。当K=0，Bp=0时，1—转折频率；一般是ω1ωh，这是由于ξh值很小，并且ω1值随ξh值在很宽的范围内变化。从物理意义上看：在低频段时，因负载压差而产生的泄漏流量被泄漏通道所阻碍，从而产生粘性阻尼作用；在中频段时，由于没有足够的时间使泄漏流量通过泄漏通道，油液被封死在液压缸腔内，因而动态刚度等于液压弹簧刚度；在高频段时，负载惯性将明显地起作用，阻止液压缸速度变化，因而动态刚度显著增加。当负载频率为零时，所得的刚度即为静态刚度。静态位置刚度为静态速度刚度为5.电液伺服阀结构组成：力矩马达、双喷嘴挡板阀、滑阀。力矩马达包括：衔铁、磁钢、导磁体、线圈、弹簧管。喷嘴挡板阀：喷嘴、挡板、反馈杆。滑阀包括：滑阀芯、阀体。工作原理：当线圈通正向电流，衔铁带动弹簧管逆时针转动，使挡板向右偏移，导致右腔喷嘴压力P1增大，左腔压力P2减小，此时，压力P1、P2分别作用在滑阀阀芯的右端和左端，由于P1P2，滑阀芯向左移动。A腔进压力油，B腔回油。从而控制执行机构正向运动。此过程中滑阀芯带动反馈杆向左移动，带动挡板向左回位，使两端喷嘴压力再平衡，滑阀芯稳定在新的工作位置。当线圈通反向电流，工作原理与正向电流相同，阀芯向右移动。hhtceeVK2/41P1ω1速度刚度FL/XpKh对数标尺ωh对数标尺角频率ω11120|0pLXFceppLKAXF20|)1()12(1222ssssKAXFhhhceppL