电液伺服跑偏控制系统设计

电液伺服跑偏控制系统设计

前言随着20世纪自动化技术的巨大进步，自动控制理论得到不断地发展和完善。正是针对设计任务，通过设计方案的分析比较之后，选择电液控制系统来设计此次任务。首先介绍了液压控制的一些基本概念，对研究对象和任务作出了整体的介绍，并简述了液压控制技术的发展史。然后在明确设计要求的情况下，对设计任务进行分析。通过机液伺服跑偏控制系统和电液伺服跑偏控制系统的分析对比，最终选择了电液伺服跑偏控制系统的设计方案，从而进入本课题研究要点。接着对电液伺服跑偏控制系统做了具体的设计，先是对电液伺服机构进行了分析，得出了电液伺服系统的数学模型，进而分析了其特点。接着又对系统做了静、动态计算及分析，确定了供油压力，选取了伺服阀，并求取了各元件的传递

函数，绘制了系统方块图，得出系统的各个参数。然后还要对系统进行校正，得到更为优良的设计参数，使系统更加完善，以进一步提高系统的性能。最后利用了先进电脑仿真技术MATLAB 对所做的系统进行仿真，通过改变系统的各个参数进行分析、比较，从而可看出系统的各个参数对系统的响应速度和稳定性的影响，本论文在王慧老师的悉心教导之下，通过研读各著作期刊，经过多次的修改。于作者水平有限，论文中难免出现点差错，恳请读者指正。

1 1 绪论液压伺服控制系统是以液压动力元件作驱动装置所组成的反馈控制系统。在这种系统中，输出量能够自动地、快速而准确地复现输入量的变化规律。与此同时，还对输入信号进行功率放大，因此也是一个功率放大装置。液压伺服控制系统是以液体压力能为动力的机械量自动控制系统。按系统中实现信号传输和控制方式不同分为机液伺服系统和电液伺服系

统两种。机液伺服系统的典型实例是飞机、汽车和工程机械主离合器操纵装置上常用的液压助力器，机床上液压仿形刀架和汽车与工程机械上的液压动力转向机构等。电液伺服控制系统是以液压为动力，采用电气方式实现信号传输和控制的机械量自动控制系统。按系统被控机械量的不同，它又可以分为电液位置伺服系统、电液速度伺服控制系统和电液力控制系统三种。电液位置伺服控制系统适合于负载惯性大的高速、大功率对象的控制，它已在飞行器的姿态控制、飞机发动机的转速控制、雷达天线的方位控制、机器人关节控制、带材跑偏、张力控制、材料试验机和加载装置等中得到应用。液压伺服控制系统的组成液压伺服控制系统不管多么复杂，都是以下一些基本元件组成的，如图1-1所示：图1-1 电液伺服控制系统electro-hydraulic servo system 1）输入元件——也称指令元件，它给出输入

信号加于系统的输入端。该元件可以是机械的、电气的、气动的等。如靠模、指令电位器或计算机等。2）反馈测量元件——测量系统的输出并转换为反馈信号。这类元件也是多种形式的。各种传感器常作为反馈测量元件。如测速机、阀套，以及其它类型传感器。3）比较元件——相当于偏差检测器，它的输出等于系统输入和反馈信号之差，如加法器、阀芯与阀套组件等。4）液压放大与转换元件——接受偏差信号，通过放大、转换与运算，产生所需要的液压控制信号，控制执行机构的运动，如放大器、伺服阀、滑阀等。5）液压执行元件——产生调节动作加于控制对象上，实现调节任务。如液压缸和液压马达等。6）控制对象——被控制的机器设备或物体，即负载。此外，系统中还可能有各种校正装置，以及不包含在控制回路内的能源设备和其它辅助装置等。液压控制元件、执行元件和负载在系统中是密切相关

的，把三者的组合称之为液压动力机构。凡包含有液压动力机构的反馈控制系统统称为液压控制系统。液压伺服控制的分类液压伺服控制系统可按下列不同的原则进行分类，每一种分类的方法都代表系统一定的特点。按系统输入信号的变化规律分类液压伺服控制系统按输入信号的变化规律不同可分为：定值控制系统、程序控制系统和伺服控制系统。1) 定值控制系统——当系统输入信号为定值时，称为定值控制系统。对定值控制系统，基本任务是提高系统的抗干扰性，将系统的实际输出量保持在希望值上。

2) 程序控制系统——当系统的输入信号按预先给定的规律变化时，称为程序控制系统。输入量总在频繁的变化，系统的输出量能够以一定的准确度跟随输入量的变化而变化。3) 伺服控制系统——也称随动系统，其输入信号是时间的未知函数，而输入量能够准确、快速地复现输入量的变化规律。对伺服

系统来说，能否获得快速响应往往是它的主要矛盾。按被控物理量的名称分类1) 位置伺服控制系统；2) 速度伺服控制系统；3) 加速度伺服控制系统；3) 力控制系统；4) 其它物理量的控制系统； 3 按液压动力元件的控制方式分类1) 节流式控制系统——用伺服阀按节流原理来控制流入执行机构的流量或压力的系统。2) 容积式控制系统——利用伺服变量泵或变量马达改变排量的办法控制流入执行机构的流量和压力系统。又可分为伺服变量泵系统和伺服变量马达系统两种。按信号传递介质的形式分类1) 机械液压伺服系统；2) 电气液压伺服系统；3) 气动液压伺服系统；除以上几种分类方法外，还可将系统分为数字控制系统和连续时间控制系统，线性或非线性控制系统等。液压伺服控制的优缺点液压伺服控制的优点液压伺服系统与其它类型的伺服系统相比，具有以

下的优点：1) 液压元件的功率—重量比和力矩—惯量比大, 功率传递密度高, 可组成结构紧凑、体积小、重量轻、加速性好的伺服系统。对于中、大功率的伺服系统，这一优点尤为突出。2) 液压动力元件快速性好，系统响应快。于液压动力元件的力矩—惯量比大，所以加速能力强，能高速起动、制动与反向。3) 液压伺服系统抗负载的刚度大，即输出位移受负载变化的影响小，定位准确，控制精度高。4) 液压执行元件速度快, 在伺服控制中采用液压执行元件可以使回路增益提高、频宽高。5) 液压控制系统可以实现频繁的带载起动和制动, 可以方便地实现正反向直线或回转运动和动力控制, 调速范围广、低速稳定性好、能量贮存和动力传输方便。此外，液压伺服控制系统还有一些优点。如液压元件的润滑性好，液压元件寿命长；调速范围宽、低速稳定性好；借助油管动力传输比较方便；借助蓄能器，能量储存比较方便；

液压执行元件有直线位移式和旋转式两种，增加它的适应性；过载保护容易；解决系统温升问题比较方便；易于采取节能措施等 4 液压伺服控制的缺点液压控制系统因有上述突出优点，使它获得广泛的应用。但它还存在不少缺点，因而又使它的应用受到某些限制。其主要缺点有：1) 液压元件，特别是精密的液压控制元件抗污染能力差，对工作油液的清洁度要求高。污染的油液会使阀磨损而降低其性能，甚至被堵塞而不能正常工作。这是液压伺服系统发生故障的主要原因。因此液压伺服系统必须采用精过滤器。

2) 油液的体积弹性模量随油温和混入油中的空气含量而变化。油液的黏度也随油温的变化而变化。因此油温的变化对系统的性能有很大的影响。3) 当液压元件的密封装置设计、制造或使用维护不当时，容易引起漏油，污染环境。采用石油基液压油，在某些场合有引起火灾的危险。采用抗燃液压油可使

这种危险减小。4) 液压元件加工精度要求高，成本高，价格贵。5) 液压能源的获得、储存和远距离输送不如电气系统方便。电液伺服控制系统的发展概况电液伺服控制技术最先产生于美国的MIT，后因其响应快、精度高，很快在工业界得到了普及。电液伺服系统是一种以液压动力元件作为执行机构，根据负反馈原理，使系统的输出跟踪给定信号的控制系统。它不仅能自动、准确、快速地复现输入信号的变化规律，而且可对输入量进行变换与放大。作为控制领域的一个重要研究对象，电液伺服系统的设计理论和方法一直受到控制学科的指导和启发，经历了从线性到非线性智能控制的发展历程。自从20世纪50年代麻省理工学院开始研究电液伺服系统的控制至以后的几十年中，电液伺服控制设计基本上是采用基于工作点附近的增量线性化模型对系统进行综合与分析。PID 控制也因其控制律简单和易于理解，受到工

程界的普遍欢迎。然而，随着人们对控制品质要求的不断提高，电液伺服系统中PID 控制的地位发生了动摇。这主要是电液伺服系统的特性所决定的。首先，电液伺服系统是一个严重不确定非线性系统，环境和任务复杂，普遍存在参数变化、外干扰和交叉耦合干扰；其次，电液伺服系统对频带和跟踪精度都有很高的要求。如航空航天领域的系统频宽可达100Hz，已接近甚至超过液压动力机构的固有频率；另外，在高精度快速跟踪条件下，电液伺服系统中的非线性作用已不容忽视。因此，可以说电液伺服系统是一类典型的未知不确定非线性系统。这类系统扰动大、工作范围宽、时变参量多、难以精确建模。这些特点对系统的稳定性、动态特性和精5

液压缸的输出力与负

载力的平衡方程四个电液伺服系统基本方程。结合这四个基本方程，经过整理、化简而得到最终所需的电液伺服系统的基本数学模型，供后续章节控制策略的应用。电液位置伺服系统的特点某些电液位置伺服系统有时象机液伺服系统那样，不采用校正的方法，而是依靠液压动力机构本身固有的特点来满足系统的性能要求。充分认识液压系统的特点，对设计系统，特别是对不经校正的位置伺服系统是很有益处的。从开环频率特性看：位置伺服系统的固有部分一个积分环节和一个振荡环节组成。振荡环节的阻尼比?h随工作点的变动而在很大的范围内变化，系统的开环增益Kv也因伺服阀的流量增益KV的变动而变。因而造成开环频率特性的浮动。阀在零位区时?h最小，在空载时KV 最大。所以位置伺服系统通常以零位区设计工况。于?h比较小，在比例控制时，主要保证系统具有足够的幅值稳定裕量，为此不得不把增益和穿越频率压得

较低。系统的相角裕量接近90? 从闭环频率特性看：当?h较小时，闭环幅频特性在转折频率?b附近已下降到接近-3dB，因此系统的频宽仅能达到?b 附近。而?b从阶跃响应曲线看：过度过程曲线是典型三阶系统的阶跃响应曲线，与通常的二阶系统的过度过程有明显的不同。这主要是高频小阻尼振荡环节的影响所致。因此，未经校正的液压位置伺服系统一般不用二阶系统近似。在液压位置伺服系统中，于液压动力机构的固有特点，使系统的刚度很大，对干扰信号的误差系数比较小，因此，负载扰动的影响相对较弱。液压执行机构的力矩惯量比很大，只要保证足够的尺寸就可以获得较高的固有频率?h。阀控液压缸特别是泵控液压马达又能提供比较恒定的流量增益。所以系统虽然有阻尼比小、多变等弱点，液压位置伺服系统在比例控制条件下也能满足某些对象的需要，并获得较为满意的性能。电液位置伺服系统的设计

原则上面的分析可知，在比例控制条件下，液压固有频率?h、开环增益也称速度放大系数Kv和液压阻尼比?h这三个量以及它们之间的相互关系就决定了系统的主要性能。因此16 设计液压位置伺服系统时，首先应解决如何根据系统的要求，确定这三个量的数值和三个量之间的恰当的比例关系。确定主要性能参数的原则系统的设计是从选择液压动力机构的参数着手的，所选参数应能满足驱动负载和满足系统性能两方面的要求。从提高系统性能角度考虑：前面分析可知为提高系统的快速性应具有的穿越频率?c，为提高系统的精度应提高开环增益Kv，两者都受?h的限制。液压弹簧与负载质量相互作用构成一个液压弹簧-质量系统，该系统的固有频率为?h?Kh?m2?eA2?V0m2?eA2 Vtm?e—有效体积弹性模量，单位Pa，一般为700—1400MPa m—活塞及负载折算到活塞上的总质量

2?eA24?eA2 Kh—液压弹簧刚度Kh??V0VtVt —总压缩容积在计算液压固有频率时，通常取活塞在中间位置时的值，因为此时?h最低，系统稳定性最差。可见，?h随A的增大而增大，所以应选择大的A值。另外，式C0?0C1?1KvKvC2?22?h ?hKv2?1?1 4?h1C3?6????K3K?2K2?vhvh?v?KceCf0 ?KvA2Cf1?KceKv2A2????

?KvVt?1????1??2?K?KKcevh?e? 17 可见外干扰产生的误差与系统的柔度Kce成正比，即与A2成反比。所以为提高系统的快2KvA速性和跟踪精度，减小外干扰力的影响，都要求选择大的A 值。此外，于伺服阀的压力-流量曲线有非线性特性，阀的流量增益随着负载压降pL的增大而降低，特别当pL接近pS 时，流量增益的过分降低会使伺服系统的性能变差。一般系统允许增益下降的裕量为12，22对液压位置伺服系统来说，即相当于允许pLpS?。从这个原则出发也要求选大的A值。但是大的尺

寸要求有大的伺服阀，会使系统的功率加大，效率降低，经济性变差。从满足驱动负载要求考虑：液压动力机构应按负载匹配的原则确定A，使所选动力机构功率最小，效率较高。一些大功率动力控制类伺服系统，对动特性常常要求不高，而把效率放在首位，这时应按满足负载要求确定参数。反之，对于中、小功率系统，经济性常常是次要的，主要考虑能否有足够的频宽和精度，应按动特性要求选择参数。对于一般系统我们常用的办法是，首先采用按负载匹配的原则确定动力机构的尺寸，然后根据动力机构的?h和?h值确定系统可能有的最好性能，如不满足系统要求，再回过头来重新选择固有频率高的动力机构，即增大动力机构的尺寸，直到满足性能要求为止。这样做等于把按负载匹配的原则所选的尺寸做基准值，然后再修正到能满足系统性能所需要的一个较大的尺寸为止。即在A大与功率最小之间取折衷。确定参数间

适当的比例关系为使系统具有较好的动态性能，应要求它的闭环幅频特性在尽可能宽的频带内实现幅值近似等于1，即Y?j???1Rp?j??容易证明，对于三阶系统，如果希望在尽可能宽的频宽内满足闭环传递函数应具有如下典型形式Y?j???1的条件，其Rp?j?? 18 Y?3Rps3?nc1?2s22?nc?2s? nc?1根据此典型闭环传递函数可以求得相应的典型预期开环传递函数W(s)?YRp1?YRp?s312s22s??nc2?s2?s?s? 2??1???2?nc?nc??令液压固有频率3nc??2nc??nc?h?2?nc 上式可化成?hW(s)??s?s?2?s?1????2?h?h?22 22对比简化传递函数的标准式W?s??Kv?s22?h?s?2?s?1? ??h?h?可得1???2?Kv1?????h22????b??nc?h?

2???nc???b???2???nc?nc???h??b—闭环

惯性环节的转折频率。?nc—闭环振荡环节的固有频率。?nc—闭环振荡环节的阻尼比。如果系统参数具有公式所示，即实现了工程上常用的所谓“三阶最佳”，遗憾的是，实际系统中振荡环节的阻尼比不可能恰好就是?h?，所以不经校正的液压19 位置伺服系统要实现“三阶最佳”是困难的。实际系统的阻尼比?h通常远比为小且多变，为了接近上述指标，设计者首先应考虑采取措施提高?h值和减小?h的变化。比如采用加速度或压差反馈校正提高阻尼比?h，使接近于以后，即可按“三阶最佳”的原则调整参数间的关系。设计一般系统时，常以?h为参考量，来适当的选取比值Kv?h。当?h?时，取Kv?h=，工程上通常去Kv?h?13；当?h 较小时，则取较小的Kv?h值，若系统不允许有较大的超调也取较小的Kv?h值；若系统允许有较大的超调，则相应的取较大的Kv?h值。当要求更精细的计算，或者系统的结构超过三阶以上时，

可以通过绘制博德图，并估计到参数和工况变动引起博德图浮动的情况下，保证系统有足够的稳定裕量，选择合适的增益和穿越频率。也可以通过模拟机和数字仿真寻找最佳参数见关系。应考虑的其它因素式?m??系统的静态误差死区和零漂?I(A)电气部分增益KaKf(A/m)知，为了减小系统的静态误差，在增益分配时，希望提高系统电气部分的增益KaKf，减小液压部分的增益KV A。从提高系统刚度考虑应减少执行机构的泄露量和阀的流量-压力系数。可见适用于液压位置伺服系统的动力机构，应具有高的压力增益和低的流量增益。零开口流量伺服阀、低泄露量的液压缸和液压马达具有这样的特性。但是低泄露量的液压缸常常有较大的摩擦力和要求较大的启动压力，若要求系统具有较好的低速平稳性，则应选择低摩擦和有较大泄露量的液压执行机构。综上所述，液压位置伺服系统，应选择具有高压力增益和恒定流量

增益的流量伺服阀，选择足够尺寸的液压执行机构。 3 设计要求及方案的选择设计要求带钢经过连续轧制或酸洗等一系列加工处理后须卷成一定尺寸的钢卷，于辊系的偏差及带材厚度不均和板材不齐等种种原因，使带材在作业线上产生随机偏离现象。它使卷20

取机卷成的钢卷边缘不齐，直接影响包装，运输及降低成品率。所以有必要做防跑偏的控制系统，以提高工作效率。已知条件与要求：机组最大卷取速度v=5m/s 最大钢卷质量m1=15000kg 卷取机移动部分质量m2=20000kg 卷取误差E???1~2?mm 移动距离L?150mm 导轨摩擦系数?? 5工作环境冷轧车间根据对同类机组的实测数据及统计资料，经分析确定系统的性能指标为?3m 系统误差E??2?10系统频宽f?3dB?20rads/ ?2最大工作速

度vm? /?10ms最大加速度am?/ 方案选择根据主机参数及其控制系统要求，现在对现有两种控制方案进行对比：方案一：机、液型带钢跑偏控制装置该跑偏控制装置两个先导阀、主阀(液动型零开口四通滑阀)、双出杆对称液压缸、无外动力液压油源等组成。其工作原理如图2-1所示。两个锥阀既作为检测带钢对中与否的传感器, 又是主阀的先导阀。其结构见图2-2。先导阀阀芯为带平衡活塞式结构, 靠弹簧复位; 滑轮及连杆靠螺纹与阀芯相联并可调零; 主阀为液动型零开口四通滑阀, 其结构见图2-3。21 1-增速齿轮箱；2-恒压变量液压泵；3-调压溢流阀及压力表；4-单向阀及精过滤器；5-蓄能器及安全阀组；6-主阀；7-先导锥阀；8-摆动辊及可旋转式支架；9-纠偏用液压缸图2-1 机液跑偏控制装置原理图The machine liquid runs to be partial to the control equips the principle 1-碰撞滑轮与连杆；

电液控制系统方案

:平顶山平煤集团飞行化工 ' 15MW机组调试作业指导书' 汽轮机数字电液控制系统 调试方案 新乡华新电力工程有限公司 2006年7月19日

-中电松H足仝K 批准：审定： 审核： 编写：

-中电 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 目的 (3) 2 依据 (3) 3. 调试范围及系统简介 (3) 4 调试前的准备 (5) 5 控制装置的功能测试 (5) 6 回路检查及信号传动 (8) 7 与液压系统的联动调试及有关配合试验 (9) 8 系统恢复，系统投运及启动试验 (9) 9 安全注意事项10

-中---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 目的 为了检验电液控制系统的功能，记录制造和现场整定数据，发现并及时消除系统中可能存在的不足，完善控制系统，必须进行静态试验和动态调整。为了规范调试人员的行为，明确参与控制系统改造启动调试各方的职责，提高DEH控制系统的调试质量，使系统如期投入稳定运行，特编制此方案。 2 依据 2.1南京汽轮电机有限公司《DEH-NK系列汽轮机综合控制系统技术说明书》 2.2南京汽轮电机有限公司《CC15- 3.43/0.98/0.49 型15MW抽汽式汽轮机调 节系统说明书》 2.3《汽轮机启动运行说明书》 2.4南京汽轮电机有限公司的其它图纸资料 2.5机组原设计图纸资料 2.6有关合同/协议条款 3 调试范围及系统简介 3.1概况 飞行集团化工有限公司#4汽轮机系南京汽轮电机有限公司生产的CC15-3.43/0.98/0.49 型中温中压冲动式双抽凝汽式汽轮机。DEH电子控制装置采用南京科远控制有限公司的的DEH-NK综合控制系统，装置包括1个控制机柜，一个操作员站。 3.3主要功能： 3.3.1转速控制和程序启动方式 3.3.2功率控制方式 3.3.3主汽压力控制方式 3.3.4阀门试验和阀位限制 3.3.5超速保护功能 3.3.6甩负荷保护 3.3.7超速试验 3.3.8控制回路连锁保护

电液伺服跑偏控制系统设计

电液伺服跑偏控制系统设计 前言随着20世纪自动化技术的巨大进步，自动控制理论得到不断地发展和完善。正是针对设计任务，通过设计方案的分析比较之后，选择电液控制系统来设计此次任务。首先介绍了液压控制的一些基本概念，对研究对象和任务作出了整体的介绍，并简述了液压控制技术的发展史。然后在明确设计要求的情况下，对设计任务进行分析。通过机液伺服跑偏控制系统和电液伺服跑偏控制系统的分析对比，最终选择了电液伺服跑偏控制系统的设计方案，从而进入本课题研究要点。接着对电液伺服跑偏控制系统做了具体的设计，先是对电液伺服机构进行了分析，得出了电液伺服系统的数学模型，进而分析了其特点。接着又对系统做了静、动态计算及分析，确定了供油压力，选取了伺服阀，并求取了各元件的传递

函数，绘制了系统方块图，得出系统的各个参数。然后还要对系统进行校正，得到更为优良的设计参数，使系统更加完善，以进一步提高系统的性能。最后利用了先进电脑仿真技术MATLAB 对所做的系统进行仿真，通过改变系统的各个参数进行分析、比较，从而可看出系统的各个参数对系统的响应速度和稳定性的影响，本论文在王慧老师的悉心教导之下，通过研读各著作期刊，经过多次的修改。于作者水平有限，论文中难免出现点差错，恳请读者指正。 1 1 绪论液压伺服控制系统是以液压动力元件作驱动装置所组成的反馈控制系统。在这种系统中，输出量能够自动地、快速而准确地复现输入量的变化规律。与此同时，还对输入信号进行功率放大，因此也是一个功率放大装置。液压伺服控制系统是以液体压力能为动力的机械量自动控制系统。按系统中实现信号传输和控制方式不同分为机液伺服系统和电液伺服系

电液位置伺服控制系统设计方法

电液位置伺服控制系统设计方法 电液位置伺服系统是最基本和最常用的一种液压伺服系统，如机床工作台的位置、板带轧机的板厚、带材跑偏控制、飞机和船舶的舵机控制、雷达和火炮控制系统以及振动试验台等。在其它物理量的控制系统中，如速度控制和力控制等系统中，也常有位置控制小回路作为大回路中的一个环节 电液位置伺服系统主要是用于解决位置跟随的控制问题，其根本任务就是通过执行机构实现被控量对给定量的及时和准确跟踪，并要具有足够的控制精度。电液伺服系统的动态特性是衡量一套电液伺服系统设计及调试水平的重要指标。它由电信号处理装置和若干液压元件组成，元件的动态性能相互影响，相互制约及系统本身所包含的非线性，致使其动态性能复杂。因此，电液伺服控制系统的设计及仿真受到越来越多的重视。 液压伺服系统的基本设计步骤 ○1分析整理所需的设计参数，明确设计要求；○2拟定控制方案，构成控制系统原理图；○3确定动力元件参数（如供油压力、执行元件规格、伺服阀容量）和其他组成元件；○4分析计算系统的静、动态特性，确定回路放大系数和设计校正措施等。○5根据技术要求设计出系统以后，需要检查所设计的系统是否满足全部性能指标，如不满足，可通过调整参数或改变系统结构（即校正）等方法重复设计过程，直至满足要求为止。因为设计是试探性的，所以设计方法具有很大的灵活性，在设计中结合MATLAB的SIMULINK软件进行仿真，对系统的参数进行调整和可靠性作进一步验证，最终可以得出比较可靠的电液伺服系统。 (一)组成控制系统原理图 由于系统的控制功率比较小、工作台行程比较大，所以采用阀控液压马达系统。系统方块原理如图1

（二）由静态计算确定动力元件参数，选择位移传感器和伺服放大器 1．绘制负载轨迹图 负载力由切削力c F ，摩擦力f F 和惯性力a F 三部分组成。摩擦力具有“下降”特性，为了简化，可认为与速度无关，是定值，取最大值f F = 1500N 惯性力按最大加速度考虑 a max F 800t m a N == 假定系统是在最恶劣的负载条件下工作(即所有负载力都在存在，且速度最大)下工作，则总负载力为 max f F F F F =l c a =++400+1500+800=2700N 2.选取供油压力 5s P 6310Pa =? 3.求取液压马达排量 设齿轮减速比'm i=/2m θθ=，丝杠导程2 1.210/t m r -=?，则所需液压马达力矩为 2 2700 1.210 2.58222 L L F t T N m i ππ-??===?? 取L s 2P =P 3，则液压马达弧度排量为-63L 5s 3T 3 2.58D ==0.610m /2P 26310 m rad ?=??? 液压马达每转排量为-63-632D 20.610m / 3.710m /m m Q r r ππ==??=? 计算出的液压马达排量需标准化。按选取的标准化值再计算负载压力L P 值。本例液压马达排量计算符合标准化。 4.确定伺服阀规格 液压马达的最大转速为2max max 2 2810800/min 13.3/1.210iv n r r s t --??====? 所以负载流量为-6-6max q 3.71013.3/49.2110l m Q n r s ==??=? 此时伺服阀的压降为 55L s Lmax s -6T 2.58P P P 631020.010D 0.610 v m P Pa Pa =-=-=?-=?? 考虑到泄漏等影响，将q l 增大15%，取q l = 3.4L/min 。根据q l 和v P ，查得额定流量为

电液伺服控制系统的设计

。 电液伺服控制系统的设计与仿真 引言 电液伺服系统具有响应速度快、输出功率大、控制精确性高等突出优点，因而在航空航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到广泛应用。随着电液伺服阀的诞生，使液压伺服技术进入了电液伺服时代，其应用领域也得到广泛的扩展。随着液压系统逐渐趋于复杂和对液压系统仿真要求的不断提高，传统的利用微分方程和差分方程建模进行动态特性仿真的方法已经不能满足需要。因此，利用AMESim、Matlab／Simulink等仿真软件对电液伺服控制系统进行动态仿真，对于改进系统的设计以及提高液压系统的可靠性都具有重要意义。 1 液压系统动态特性研究概述 随着液压技术的不断发展与进步和应用领域与范围的不断扩大，系统柔性化与各种性能要求更高，采用传统的以完成执行机构预定动作循环和限于系统静态性能的系统设计远远不能满足要求。因此，现代液压系统设计研究人员对系统动态特性进行研究，了解和掌握液压系统动态工作特性与参数变化，以提高系统的响应特性、控制精度以及工作可靠性，是非常必要的。 液压系统动态特性简述 … 液压系统动态特性是其在失去原来平衡状态到达新的平衡状态过程中所表现出来的特性，原因主要是由传动与控制系统的过程变化以及外界干扰引起的。在此过程中，系统各参变量随时间变化性能的好坏，决定系统动态特性的优劣。系统动态特性主要表现为稳定性（系统中压力瞬间峰值与波动情况）以及过渡过程品质（执行、控制机构的响应品质和响应速度）问题。 液压系统动态特性的研究方法主要有传递函数分析法、模拟仿真法、实验研究法和数字仿真法等。数字仿真法是利用计算机技术研究液压系统动态特性的一种方法。先是建立液压系统动态过程的数字模型——状态方程，然后在计算机上求出系统中主要变量在动态过程的时域解。该方法适用于线性与非线性系统，可以模拟出输入函数作用下系统各参变量的变化情况，从而获得对系统动态过程直接、全面的了解，使研究人员在设计阶段就可预测液压系统动态性能，以便及时对设计结果进行验证与改进，保证系统的工作性能和可靠性，具有精确、适应性强、周期短以及费用低等优点。 仿真环境简介 基于Matlab平台的Simulink是动态系统仿真领域中著名的仿真集成环境，它在众多领域得到广泛应用。Simulink借助Matlab的计算功能，可方便地建立各种模型、改变仿真参数，有效解决了仿真技术中的问题。Simulink提供了交互的仿真环境，既可通过下拉菜单进行仿真，也可通过命令进行仿真。虽然Simulink提供了丰富的模块库，但是在Matlab／Simulink下对液压系统进行建模及仿真需要做很多简化工作，而模型的简化使得仿真结果往往出现一定的误差。AMESim (Advanced Modeling Environment for Simulation of Engineering Systems)是法国IMAGINE公司开发的一套高级仿真软件。它是一个图形化的开发环境，用于工程系统的建模、仿真和动态性能分析。AMESim的特点是面向工程应用从而使其成为

酸轧活套带钢跑偏问题的研究与讨论

酸轧活套带钢跑偏问题的研究与讨论 摘要：酸轧线共有3个活套，作用是匹配各工段的生产速度，协调产线的连续 运行，使板带保持稳定的酸洗速度和合理的轧制速度，保持产线的整体节奏不降低，其对提高产量和保证质量有重要意义。入口活套位于焊机与酸槽之间活套内 有四层带钢负荷较大；1#出口活套位于酸槽与切边设备之间有两层带钢负荷较小 但冲放套速度较快，2#出口活套位于切边设备与轧机之间，2#出口活套也为四层 带钢但速度较慢，但却直连冷轧的核心设备轧机机组，其是否稳定运行队轧机生 产起着至关重要的作用。 关键词：活套；带钢；跑偏 引言 三个活套相互协调用以调整整个产线的生产速度，或者可以根据不同工段的 各自生产速度的不同，灵活分配带钢长度。活套的工作原理是，通过活套的充套 与放套保证产线的连续运行，使板带保持稳定的酸洗速度和合理的轧制速度，保 持产线的整体节奏的不降低。对于提高产量和保证质量都具有重要的意义。活套 区域的特点是受冲击大，带钢长度长，涉及设备多，因此设备故障频率高、设备 故障种类多、设备事故处理时间长。 这既严重影响了酸轧线产量，增加了大量废品，而且备件消耗量也很大，增 加了备件成本，尤其是长带钢造成的跑偏问题非常影响产线的生产节奏，这就使 得活套区域一度成为了制约酸轧线生产的顽疾。现场的典型问题可分为两个方面。一是设备事故方面。发生率高对生产影响大的问题有：（1）活套车轮烧轴承事 故问题；（2）活套车脱轨问题；（3）活套内带钢跑偏问题；（4）活套车前端 托辊脱落问题；（5）活套车绳轮倾翻问题；（6）入口活套充套速度高，设备受 冲击大问题；二是备件消耗快，成本高问题。 攻关组针对以上设备故障和测量造成的板带跑偏问题及备件消耗过快的异常 情况，通过对资料的研究以及现场的持续跟踪，均找到了较为可行的解决办法。 由于活套内使用了大量的门辊、底辊、托辊、转向辊和纠偏辊等胶辊，在磨损、 振动等不良影响下容易造成水平度发生改变，从而导致板带跑偏。如今在2#出口活套出现第第一层板带跑偏问题，尤其是在生产宽度在1.8米以上的宽规格的板 带时，跑偏现象如果持续恶化可能会造成板带边缘与活套车机体摩擦，造成磨损 和划伤。从而不得不限制套量生产，影响生产节奏。 1跑偏原因分析 1.1活套车转向辊对跑偏的影响 活套车转向辊规格为Φ1250×2500mm胶辊，鼓形，差值2.5。板带进入2#出 口活套后，由最上层经托辊、门辊在南侧转向辊转向为最下层，之后经过9#纠偏再转向为第三层板带，再经过北侧转向辊转向为第二层板带，之后进入10#纠偏 和6#张力辊。由此可见，活套车转向辊是活套内最重要的转向设备，如果活套车 转向辊出现问题最容易导致板带跑偏。比如，转向辊的磨损导致形状发生改变或 圆柱度发生改变；轴承座的松动、轴承的损坏等。都有可能造成板带在经过转向 辊时发生跑偏。 1.2活套门辊对跑偏的影响 活套门辊规格Φ150×1200m m胶辊，在活套内起支撑板带，防止板带下坠的 作用。每个活套门分驱动、操作侧两扇门，每扇门有上中下三根门辊。门辊的磨损、轴承的损坏和安装精度都有可能造成门辊的水平度出现误差。2#出口活套第

自动控制原理课程设计方案——旋压机电液伺服系统设计方案

第一章绪论 1.1题目概述 由原题目已知数据可画出系统方框图： 已知技术参数和设计要求： （1）σp≤25%; t s≤0.25s; （2）速度信号V=0.5m/min时，误差e(t)≤0.05mm; 1 .2旋压机电液伺服系统背景简介 旋压技术是先进制造技术的重要组成部分,是局部连续塑性成形工艺,属于回转成形范畴,主要用于形成薄壁空心回转体零件。该技术广泛应用于航空航天、火箭、导弹、兵器等军事工业和通用机械、汽车等民用工业中。旋压机的仿形系统对旋压加工产品的质量及加工精度的影响至关重要。大型立式强力旋压机采用的是电液仿形技术,其液压系统包含了旋轮座纵向和横向液压系统、辅助系统等主要系统。旋轮座横向电液伺服系统和纵向电液伺服系统组成了旋轮座仿形系统,该系统利用电液比例伺服阀控制液压油缸活塞杆的位移量,并通过按加工精度要求输入预定变化规律的控制信号来实现对位移量的精确控制,从而达到所要求的加工精度。采用电液比例伺服控制技术不仅改善了系统的控制性能,而且大大简化了液压系统,降低了费用,同时还提高了系统的可靠性。

旋压技术，也叫金属旋压成形技术，是通过旋转使工件受力点由点到线由线到面，同时在某个方向给予一定的压力使金属材料沿着这一方向变形和流动而成形为某一形状的技术。旋压成形过程是将金属板料或空心零件的毛坯固定在旋压机的芯模上，在毛坯随机床转动同时，用旋轮将毛坯逐点压下，使其形状或者壁厚发生局部连续塑性变形，从而制成所需的产品的成形过程。可以生产更接近最终形状(净性)的金属零件。这里，金属材料必须具有塑性变形或流动性能，旋压成形也不等同于塑性变形，它是集塑性变形和流动变形的复杂过程，特别需要指出的是，我们所说的旋压成形技术不是单一的强力旋压或普通旋压，它是两者的结合。强力旋压用于各种筒、锥体异形体的旋压成型壳体的加工技术，是一种比较老的成熟的方法和工艺，也叫滚压法。旋压是综合了锻造、挤压、拉伸、弯曲、环压、横轧和滚压等工艺特点的少无切削加工的先进工艺。它通常被认为只能成形轴对称回转体零件，而近年来所开展的三维非轴对称零件旋压技术研究表明，旋压已突破其原有的理论范畴及加工范围。旋压件的基本形状大致可分为圆筒形、圆锥形、凹形、凸形、管形、阶梯形、缩口形等，还有由这些形状组成的复合形状。旋压加工具有设备简单、节省原材料、成本低廉和产品质量高等优点。陶瓷的制坯工艺可能为金属旋压提供工艺雏型。在我国早在三千五百年至四千年前的殷商时代，就会应用陶轮或陶车制作陶坯(例如罐、壶和盘等容器、器皿、装饰品)，后来又在十世纪初期发明金属旋压工艺，并且将有色金属薄板(如金、银、锡和铜等)制成空心件如:精美的银碗、银碟等器皿。一直到十三世纪，金属旋压技术才传播到英国，其后将近五百多年，在1840年左右，才由约旦传播到美国和欧洲各国。强力旋压技术是直到上个世纪五十年代才从普通旋压技术的基础上发展起来的。最早是在瑞典、德国被用于民间工业，到1953年美国的普拉特惠特尼公司和洛奇西普来机床厂合作才制成了三台旋压机床，初次成功将这种技术应用到航空工业中。由于旋压工艺的先进性、经济性和实用性，且该工艺具有变形力小，节约原材料等特点，近四十多年来，国外工业发达国家的金属旋压工艺技术有了飞跃的发展，日趋成熟。其主要标志为:金属旋压设备己经定型，工艺流程比较稳定，产品多种多样，应用日益广泛。目前世界上在强力旋压技术的发展和应用上，美国和德国居于领先水平，其工艺已经成熟，设备己系列化、性能最为先进。近几年西班牙又异军突起，其他国家在强力旋压的探讨和应用上正在

带钢跑偏控制

带钢跑偏控制 摘要：本文对带钢连续处理机组的带钢跑偏机理进行了详细的分析，并指出一些常用的防跑偏对策；对“卷效应”的原理及 其可能对带钢表面产生的影响进行了说明；对带钢自动纠偏控制装置的各种形式进行分析，并指出在应用中应注意的问题；并对硅钢机组的纠偏辊布置的合理性进行了分析。 关键词：带钢 跑偏 摩擦 扰动 机理 1 前言 众所周知，在带钢连续作业线上，带钢的跑偏几乎是不可避免的，带钢跑偏不仅会影响带钢质量，甚至会严重损坏机组设备，对机组的稳定运行带来严重影响。特别是随着涂镀、连续退火及酸轧联合机组的发展，机组处理的带钢长度长、厚度薄及机组速度高和活套量的增加，为了保证机组的稳定运行及获得边部整齐的带卷，对带钢的跑偏进行研究和控制显得越来越重要。 2 带钢跑偏的机理 在带钢连续作业线上，除开卷机及卷取机外，带钢在传输过程中主要与各种辊子接触，从力的角度来说，带钢稳定传送过程中所受的横向扰动主要来自开卷机、卷取机及带钢与辊子之间的摩擦力，以及带卷错边的影响。为了便于分析，可取带钢连续作业机组中常用的一些辊子与开卷机及卷取机组成一个简易机组模型来进行带钢跑偏机理的分析。 图1 机组模型图 1 开卷机 2 夹送辊 3.4.5.6 转向辊 7 支撑辊 8 转向夹送辊 10.11 压辊 9 卷取机 2.1 各种辊子与带钢的摩擦接触状态带来的扰动 如图1所示的辊子为绝对圆柱形、辊子轴线与机组中心线垂直、夹送辊及压辊两端的压力相等、板形平直（断面为矩形），则辊子不会对带钢产生横向扰动，带钢不跑偏。但是，由于辊子的制造及安装误差、辊面及轴承的磨损、轴承座的松动等，特别是带钢板形的影响，将不可避免对运行中的带钢产生横向扰动。 2.1.1 辊子轴线与机组中心不垂直 如图2所示，辊子中心线与机组中心不垂直，偏转了α角，其中阴影部分为带钢与辊子接触区域。 图2 辊子轴线与机组中心不垂直时的跑偏 图3 速度矢量分析 当带钢刚绕进辊子5时，在AB 上取一点m ，则m 点处的带钢速度V s 与辊面线速度V r 有一夹角α，两者必然有一速度差ΔV sr ，于是辊子对带钢产生一个与ΔV sr 方向相反的摩擦力F ，使带钢跑偏，跑偏方向与F A V sr V sr

毕业设计152辽宁工程技术大学电液伺服跑偏控制系统设计

前言 随着20世纪自动化技术的巨大进步，自动控制理论得到不断地发展和完善。本文正是针对设计任务，通过设计方案的分析比较之后，选择电液控制系统来设计此次任务。 本文首先介绍了液压控制的一些基本概念，对研究对象和任务作出了整体的介绍，并简述了液压控制技术的发展史。然后在明确设计要求的情况下，对设计任务进行分析。通过机液伺服跑偏控制系统和电液伺服跑偏控制系统的分析对比，最终选择了电液伺服跑偏控制系统的设计方案，从而进入本课题研究要点。 接着本文对电液伺服跑偏控制系统做了具体的设计，先是对电液伺服机构进行了分析，得出了电液伺服系统的数学模型，进而分析了其特点。接着又对系统做了静、动态计算及分析，确定了供油压力，选取了伺服阀，并求取了各元件的传递函数，绘制了系统方块图，得出系统的各个参数。 然后还要对系统进行校正，得到更为优良的设计参数，使系统更加完善，以进一步提高系统的性能。最后利用了先进电脑仿真技术MATLAB对所做的系统进行仿真，通过改变系统的各个参数进行分析、比较，从而可看出系统的各个参数对系统的响应速度和稳定性的影响。 本论文在王慧老师的悉心教导之下，通过研读各著作期刊，经过多次的修改。由于作者水平有限，论文中难免出现点差错，恳请读者指正。

1 绪论 液压伺服控制系统是以液压动力元件作驱动装置所组成的反馈控制系统。在这种系统中，输出量（位移、速度、力等）能够自动地、快速而准确地复现输入量的变化规律。与此同时，还对输入信号进行功率放大，因此也是一个功率放大装置。 液压伺服控制系统是以液体压力能为动力的机械量（位移、速度和力）自动控制系统。按系统中实现信号传输和控制方式不同分为机液伺服系统和电液伺服系统两种。 机液伺服系统的典型实例是飞机、汽车和工程机械主离合器操纵装置上常用的液压助力器，机床上液压仿形刀架和汽车与工程机械上的液压动力转向机构等。 电液伺服控制系统是以液压为动力，采用电气方式实现信号传输和控制的机械量自动控制系统。按系统被控机械量的不同，它又可以分为电液位置伺服系统、电液速度伺服控制系统和电液力控制系统三种。电液位置伺服控制系统适合于负载惯性大的高速、大功率对象的控制，它已在飞行器的姿态控制、飞机发动机的转速控制、雷达天线的方位控制、机器人关节控制、带材跑偏、张力控制、材料试验机和加载装置等中得到应用。 1.1 液压伺服控制系统的组成 液压伺服控制系统不管多么复杂，都是由以下一些基本元件组成的，如图1-1所示： 图1-1 电液伺服控制系统 Fig.1-1 electro-hydraulic servo system 1）输入元件——也称指令元件，它给出输入信号（指令信号）加于系统的输入端。该元件可以是机械的、电气的、气动的等。如靠模、指令电位器或计算机等。 2）反馈测量元件——测量系统的输出并转换为反馈信号。这类元件也是多种形式的。各种传感器常作为反馈测量元件。如测速机、阀套，以及其它类型传感器。 3）比较元件——相当于偏差检测器，它的输出等于系统输入和反馈信号之差，如加法器、阀芯与阀套组件等。 4）液压放大与转换元件——接受偏差信号，通过放大、转换与运算（电液、机液、

电液伺服控制系统的应用研究

电液伺服控制系统的应用研究 【摘要】电液伺服控制是液压技术领域的重要分支。多年来，许多工业部门和技术领域对高响应、高精度、高功率—重量比和大功率液压控制系统的需要不断扩大，促使液压控制技术迅速发展。特别是控制理论在液压系统中的应用、计算及电子技术与液压技术的结合，使这门技术不论在元件和系统方面、理论与应用方面都日趋完善和成熟，并形成一门学科。目前液压技术已经在许多部门得到广泛应用，诸如冶金、机械等工业部门及飞机、船舶部门等。我国于50年代开始液压伺服元件和系统的研究工作，现已生产几种系列电液伺服产品，电液伺服控制系统的研究工作也取得很大进展。 【关键词】电液伺服控制应用 1、电液控制系统的特点、构成及分类 电液控制系统是一门比较年轻的技术，它的发展和普遍应用还不到50年，然而，凭借它的优点却形成了流体传动与控制的一个重要分支，并成为现代控制工程的基本技术构成之一。 1.1电液控制系统的特点 1) 液压执行元件的功率--重量比和转矩--惯性矩比(或力--质量比)大，具有很大的功率传递密度，可以构成体积小、重量轻、响应速度快的大功率控制单元。 2) 液压系统的负载刚度大，精度高。由于液压杠、执行元件的泄漏很少，液体介质的体积弹性模量又很大，故具有较大的速度--负载刚性，即速度--力或转速--力矩曲线斜率的倒数很大，因此有可能用于开环系统。用于闭环系统时则表现为位置刚度大，其定位精度受负载变化的影响小。 3) 液压控制系统可以安全，可靠并迅速地实现频繁的带负载启动和制动，进行正反向直线或回转运动和动力控制，而且具有很大的调速范围。 电气或电子技术和液压传动及控制相结合的产物--电液控制系统兼备了电气和液压的双重优势，形成了具有竞争力和自身技术特点。 当然，在某些场合下，指令和反馈元件也可全部采用机械、气动或液压元件，此时，即称为机械--液压控制系统和气动--液压控制系统。 1.2 电液控制系统的构成 工程实际中系统的指令及放大单元多采用电子设备。电机械转换器往往是动圈式或动铁式电磁元件和伺服电机、步进电机等。液压转换及放大器件可以是各类开关式，伺服式和比例式器件实际上是一功率放大单元。液压执行元件通常是液压缸和液压马达，其输出参数只能是位移、速度、加速度和力或者转角、角速

MATLAB电液位置伺服控制系统设计及仿真教案资料

M A T L A B电液位置伺服控制系统设计及仿真

数控机床工作台电液位置伺服控制系统设 计及仿真 姓名：雷小舟 专业:机械电子工程 子方向：机电一体化 武汉工程大学机电液一体化实验室

位置伺服系统是一种自动控制系统。因此，在分析和设计这样的控制系统时，需要用自动控制原理作为其理论基础，来研究整个系统的动态性能，进而研究如何把各种元件组成稳定的和满足稳定性能指标的控制系统。若原系统不稳定可通过调整比例参数和采用滞后校正使系统达到稳定，并选取合适的参数使系统满足设计要求。 1 位置伺服系统组成元件及工作原理 数控机床工作台位置伺服系统有不同的形式，一般均可以由给定环节、比较环节、校正环节、执行机构、被控对象或调节对象和检测装置或传感器等基本元件组成[1]。根据主机的要求知系统的控制功率比较小、工作台行程比较大，所以采用阀控液压马达系统。 系统物理模型如图1所示。 图1 数控机床工作台位置伺服系统物理模型 系统方框图如图2所示。 图2 数控机床工作台位置伺服系统方框图 数控机床工作台位置伺服系统是指以数控机床工作台移动位移为控制对象的自动控制系统。位置伺服系统作为数控机床的执行机构，集电力电子器件、控制、驱动及保护为一体。数控机床的工作台位置伺服系统输出位移能自动地、快速而准确地复现输入位移的变化，是因为工作台输出端有位移检测装置（位移传感器）将位移信号转化为电信号反馈到输入端构成负反馈闭环控制系统。反馈信号与输入信号比较得到差压信号，然后把差压信号通过伺服放大器转化为电流信号，送入电液伺服阀（电液转换、功率放大元件）转换为大功率的液压信号（流量与压力）输出，从而使液压马达的四通滑阀有开口量就有压力油输出到液压马达，驱动液压马达带动减速齿轮转动，从而带动滚珠丝杠运动。因滚珠丝杠与工作台相连所以当滚珠丝杠 运动时，工作台也发生相应的位移。 2数控工作台的数学模型 2.1 工作台负载分析 工作台负载主要由切削力c F ,摩擦力f F 和惯性力a F 三部分组成，则总负载力为: a f c L F F F F ++=

带钢跑偏现象分析和控制

带钢跑偏现象分析和控制 彭军 （冷轧厂） 摘要：对带钢受到各种因素的影响而出现跑偏的情况进行讨论，并针对酸轧机组在生产过程中出现的带钢跑偏问题进行分析、解决。 冷轧板厂酸洗连轧机组通过人口段的焊机将前后两卷带钢连接起来，使得生产线的带钢可以连续运行，但是从人口的开卷机到出口的卷取机，全长约有1000多米，途中要经过各种设备，很容易发生带钢跑偏现象。尽管在生产线上共设有8套CPC纠偏装置，可以自动对带钢进行纠偏，但在实际运行中发现，活套内的带钢常常跑偏严重，无法通过纠偏装置进行纠正，迫使生产线不得不降低速度，甚至停机，严重影响了生产产量、产品质量和设备安全，为此需要对带钢的跑偏现象进行分析，并采取有效的方法予以控制。 1 带钢跑偏的原因 带钢在运行中自行偏离生产线的中心，向辊子的一边移动，称为“带钢跑偏”。带钢在输送辊上运行，只要带钢和辊子表面有接触，并在一定的磨擦阻力界限内，那么带钢上各点就会和辊子的中心线成直角行走。假设带钢板形良好，断面厚薄均匀，则作用在带钢上的张力分布均匀，同时各辊子保持平行，并与带钢运行方向保持垂直，那么，带钢在辊子上运行就不会跑偏，即带钢时刻运行在生产线的中心上。 但在实际的生产过程中，会有各种各样的因素影响带钢的正常运行轨迹，因此使带钢产生跑偏现象。 1．1带钢本身缺陷的影响 如果带钢两边厚薄不一时，带钢本身就构成了镰刀弯形状，当带钢如图1(a)所示运行时，理想的带钢运行情况如图1(b)，假设带钢具有左凸镰刀弯，则会出现图1(e)的情形，CD线为A’C段带钢初人转向辊时，带钢与辊子的相切接触线，当A’B’运行到辊子处时，左侧的A’点会落在C点的左边，此时A’C段带钢进入转向辊后的左移跑偏距离为f= A’C×sinβ，同理，当带钢具有右凸镰刀弯时，会使带钢在转向辊上产生右移跑偏。跑偏量的大小与镰刀弯的程度、转向辊的间距以及带钢张力的大小有关。 还有其他各种板形缺陷，如中浪、边浪、纵弯、横弯等，再加上各处宽度、厚度、硬度、表面粗糙度均有差异，使得带钢不能均匀贴绕在转向辊上，这些不对称因素会在与转向辊接触的带钢表面上产生垂直于运行方向的侧向力。在此侧向力的作用下，带钢发生侧向滑移，从而使带钢跑偏。

电液伺服控制系统

6-1 怎样区分一个系统是位置、速度或力电-液伺服控制系统。 按系统被控制的物理量的性质来区分，如果是要实现位置控制，当然就是位置电液伺服系统。 6-2 试比较电-液伺服系统与机-液伺服系统的主要优缺点和性能特点。 机液伺服系统的指令给定、反馈和比较都是采用机械构件，优点是简单可靠，价格低廉，环境适应性好，缺点是偏差信号的校正及系统增益的调整不如电气方便，难以实现远距离操作，另外，反馈机构的摩擦和间隙都会对系统的性能产生不利影响。机液伺服系统一般用于响应速度和控制精度要求不是很高的场合，绝大多数是位置控制系统。 电液伺服系统的信号检测、校正和放大等都较为方便，易于实现远距离操作，易于和响应速度快、抗负载刚度大的液压动力元件实现整合，具有很大的灵活性和广泛的适应性。特别是电液伺服系统与计算机的结合，可以充分运用计算机快速运算和高效信息处理的能力，可实现一般模拟控制难以完成的复杂控制规律，因而功能更强，适应性更广。电液伺服系统是液压控制领域的主流系统。 6-3 为什么说电-液伺服系统一般都要加以校正。 当电液位置伺服控制系统的某些性能指标不甚满意时，简单的方法可通过增大系统的开环增益来提高响应速度和控制精度，但提高开环增益受系统稳定性条件的制约，也就是受液压固有频率和阻尼比的限制。全面改善系统的性能仅仅靠调整开环增益是远远不够的，通过对电液伺服系统进行针对性的校正，往往能够获得更高性能的电液伺服系统，并且不同的校正方法，会得到不同的改善效果。 6-4 怎样才能简化位置电-液伺服控制系统。 当电液伺服阀的频宽与液压固有频率相近时，电液伺服阀的传递函数可用二阶环节来表示；当电液伺服阀的频宽大于液压固有频率（3~5倍）时，电液伺服阀的传递函数可用一阶环节来表示。又因为电液伺服阀的响应速度较快，与液压动力元件相比，其动态特性可以忽略不计，而把它看成比例环节。一般的液压位置伺服系统往往都能够简化成以下的这种形式。 ()()V 2h h h 21K G s H s s s s ζωω=??++ ??? 6-5 怎样理解系统刚度高，误差小。 以负载误差为例，对于I 型系统稳态负载误差为()ce L L022v m K e T K i D ∞= ，负载误差()L e ∞的大小与负载干扰力矩L0T 成正比，而与系统的闭环静刚度22V m ce K i D K 成反比，所以当系统的刚 度高时误差较小。

钢带轧制常见缺陷原因分析

带钢轧制常见缺陷原因分析 结疤(M01) 图 7-1-1 图 7-1-2 1. 缺陷特征 附着在钢带表面，形状不规则翘起的金属薄片称结疤。呈现叶状、羽状、条状、鱼鳞状、舌端状等。结疤分为两种，一种是与钢的本体相连结，并折合到板面上不易脱落；另一种是与钢的本体没有连结，但粘合到板面上，易于脱落，脱落后形成较光滑的凹坑。 2. 产生原因及危害 产生原因： ①板坯表面原有的结疤、重皮等缺陷未清理干净，轧后残留在钢带表面上； ②板坯表面留有火焰清理后的残渣，经轧制压入钢带表面。 危害：导致后序加工使用过程中出现金属剥离或产生孔洞。 3. 预防及消除方法 加强板坯质量验收，发现板坯表面存在结疤和火焰清理后残渣应清理干净。 4. 检查判断 用肉眼检查； 不允许存在结疤缺陷，对局部结疤缺陷，允许修磨或切除带有结疤部分带钢的方法消除，如结疤已脱落，则比照压痕缺陷处理。 7.2 气泡(M02) 图 7-2-1 闭合气泡 图 7-2-2 开口气泡 图7-2-3 开口气泡 1. 缺陷特征 钢带表面无规律分布的圆形或椭圆形凸包缺陷称气泡。其外缘较光滑，气泡轧破后，钢带表面出现破裂或起皮。某些气泡不凸起，经平整后，表面光亮，剪切断面呈分层状。 2. 产生原因及危害 产生原因： ①因脱氧不良、吹氩不当等导致板坯内部聚集过多气体； ②板坯在炉时间长，皮下气泡暴露或聚集长大。 危害：可能导致后序加工使用过程中产生分层或焊接不良。 3. 预防及消除方法 ①加强板坯质量验收，不使用气泡缺陷暴露的板坯； ②严格按规程加热板坯，避免板坯在炉时间过长。 4. 检查判断 用肉眼检查； 不允许存在气泡缺陷。 7.3 表面夹杂(M03) 图 7-3-1

电液伺服控制系统概述

电液伺服控制系统概述 摘要：电液伺服控制是液压领域的重要分支。多年来，许多工业部门和技术领域对高响应、高精度、高功率——重量比和大功率液压控制系统的需要不断扩大，促使液压控制技术迅速发展。特别是控制理论在液压系统中的应用、计算及电子技术与液压技术的结合，使这门技术不论在原件和系统方面、理论与应用方面都日趋完善和成熟，并形成一门学科。目前液压技术已经在许多部门得到广泛应用，诸如冶金、机械等工业部门及飞机、船舶部门等。 关键词：电液伺服控制液压执行机构 伺服系统又称随机系统或跟踪系统，是一种自动控制系统。在这种系统中，执行元件能以一定的精度自动地按照输入信号的变化规律动作。液压伺服系统是以液压为动力的自动控制系统，由液压控制和执行机构所组成。 一、电液控制系统的发展历史 液压控制技术的历史最早可以追溯到公元前240年,一位古埃及人发明的液压伺服机构——水钟。而液压控制技术的快速发展则是在18世纪欧洲工业革命时期,在此期间,许多非常实用的发明涌现出来,多种液压机械装置特别是液压阀得到开发和利用,使液压技术的影响力大增。18世纪出现了泵、水压机及水压缸等。19世纪初液压技术取得了一些重大的进展,其中包括采用油作为工作流体及首次用电来驱动方向控制阀等。第二次世界大战期间及战后,电液技术的发展加快。出现了两级电液伺服阀、喷嘴挡板元件以及反馈装置等。20世纪50～60年代则是电液元件和技术发展的高峰期,电液伺服阀控制技术在军事应用中大显身手,特别是在航空航天上的应用。这些应用最初包括雷达驱动、制导平台驱动及导弹发射架控制等,后来又扩展到导弹的飞行控制、雷达天线的定位、飞机飞行控制系统的增强稳定性、雷达磁控管腔的动态调节以及飞行器的推力矢量控制等。电液伺服驱动器也被用于空间运载火箭的导航和控制。电液控制技术在非军事工业上的应用也越来越多,最主要的是机床工业。在早些时候,数控机床的工作台定位伺服装置中多采用电液系统(通常是液压伺服马达)来代替人工操作,其次是工

电液伺服控制系统的设计

电液伺服控制系统 的设计

电液伺服控制系统的设计与仿真 引言 电液伺服系统具有响应速度快、输出功率大、控制精确性高等突出优点，因而在航空航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到广泛应用。随着电液伺服阀的诞生，使液压伺服技术进入了电液伺服时代，其应用领域也得到广泛的扩展。随着液压系统逐渐趋于复杂和对液压系统仿真要求的不断提高，传统的利用微分方程和差分方程建模进行动态特性仿真的方法已经不能满足需要。因此，利用AMESim、 Matlab／Simulink等仿真软件对电液伺服控制系统进行动态仿真，对于改进系统的设计以及提高液压系统的可靠性都具有重要意义。 1 液压系统动态特性研究概述 随着液压技术的不断发展与进步和应用领域与范围的不断扩大，系统柔性化与各种性能要求更高，采用传统的以完成执行机构预定动作循环和限于系统静态性能的系统设计远远不能满足要求。因此，现代液压系统设计研究人员对系统动态特性进行研究，了解和掌握液压系统动态工作特性与参数变化，以提高系统的响应特性、控制精度以及工作可靠性，是非常必要的。 1.1 液压系统动态特性简述 液压系统动态特性是其在失去原来平衡状态到达新的平衡状态过程中所表现出来的特性，原因主要是由传动与控制系统的过程变化以及外界干

动态特性的优劣。系统动态特性主要表现为稳定性（系统中压力瞬间峰值与波动情况）以及过渡过程品质（执行、控制机构的响应品质和响应速度）问题。 液压系统动态特性的研究方法主要有传递函数分析法、模拟仿真法、实验研究法和数字仿真法等。数字仿真法是利用计算机技术研究液压系统动态特性的一种方法。先是建立液压系统动态过程的数字模型——状态方程，然后在计算机上求出系统中主要变量在动态过程的时域解。该方法适用于线性与非线性系统，能够模拟出输入函数作用下系统各参变量的变化情况，从而获得对系统动态过程直接、全面的了解，使研究人员在设计阶段就可预测液压系统动态性能，以便及时对设计结果进行验证与改进，保证系统的工作性能和可靠性，具有精确、适应性强、周期短以及费用低等优点。 1.2 仿真环境简介 基于Matlab平台的Simulink是动态系统仿真领域中著名的仿真集成环境，它在众多领域得到广泛应用。Simulink借助Matlab的计算功能，可方便地建立各种模型、改变仿真参数，有效解决了仿真技术中的问题。Simulink提供了交互的仿真环境，既可经过下拉菜单进行仿真，也可经过命令进行仿真。虽然Simulink提供了丰富的模块库，可是在Matlab／Simulink下对液压系统进行建模及仿真需要做很多简化工作，而模型的简化使得仿真结果往往出现一定的误差。AMESim (Advanced Modeling Environment for Simulation of Engineering Systems)是法国IMAGINE公司开发的一套高级仿真软件。它是一个图形化的开发环境，用于工程系统的建

带钢跑偏的因素

带钢跑偏的因素： 一、设备原因 1、卷径测量装置故障； 2、压上缸两边压力差大，导致带钢两侧张力不一致而产生跑偏； 3、自动对中故障，通常可见的是EMG失效。检查EMG伺服液压系 统，调节控制模块，重新标定灯具。检查横移液压缸，是否发生松动。 4，许多都是由于辊子安装的水平度，平行度及垂直度等发生变化引起带钢跑偏。 5，辊子的磨损也会导致带钢张力不均而发生跑偏。 6，轧辊磨削的圆锥度及使用中不均匀磨损会造成跑偏。 7，轴承座装配间隙过大及压靠故障造成的位置偏差过大也会跑偏。 8，长期没换辊，轧辊磨损大也会跑偏。 9，轧辊冷却不均匀也会引起跑偏。 10，压辊压力不一致也会跑偏。 11，侧导板位置出现故障引起跑偏。 12，.发生在穿带时的头部跑偏或甩尾时的尾部跑偏， 13，轧机机械设备（开卷机、导板、压紧辊、牌坊、卷取机等）安装时水平精度不高，会造成跑偏。 14，左右卷取机不在水平线上。 二、来料原因 1，来料的板形不好，楔形严重及单边大浪，带钢的拱形、镰刀弯等也会导致带钢跑偏。 2， 三、工艺原因 1，主要是开卷张力过小； 2，第一道次压下量过大； 3，辊型曲线不合理； 4，弯辊、窜辊策略不正确； 5，张力、压力的波动； 6，压下量分配不合理诱发跑偏； 7，由于控制系统原因，压力波动太大也会引起跑偏； 8，厚度波动大，AGC在控制厚度时候带钢在辊缝处跑偏。 四、操作原因 1，在带钢穿带过程中，带钢一些轻微的摆动是常有的事，操作工及时调整是可以纠正的；然而由于操作不熟练或责任心不强，不及时调 整也会跑偏。 五、附注： 1，在穿带和甩尾过程中要注意，是由于来料厚薄不均、操作不熟练、轧辊用旧、电气原因等造成的。（穿带时的轻微跑偏，可及时调整偏摆来消除；严重的跑偏，需在机架前剪断带钢，找出跑偏原因，可能原因是机台出现生产故障，维护好了再重新穿带；脱尾时发现带尾跑偏，应立即停车，根据情况抬起压下螺丝使带钢通过情况严重时应将起剪断）。 2，对连轧机，原料方面特别要注意焊缝处前后板凸度、宽度一致性和

电液伺服系统及其控制文档概述

电液系统及其控制 1概述 1.1电液控制系统工作原理及组成 一.工作原理 电液控制系统又称电液伺服系统,是以电气信号为输入,以液压信号为输出,电气检测传感器元件为反馈构成闭环控制系统. 由于是电气和液压相结合,因而系统可发挥两者的优点.电气信号便于测量转换放大处理校正,电气检测传感器元件便于检测各种物理量,且快速和多样性;液压信号输出功率大速度快,执行元件具有惯性小等优点.所以结合起来的电液控制系统具有控制精度高,响应速度快,信号处理灵活,输出功率大,结构紧凑,重量轻等优点. 输入电气信号通常有电位器,电子放大器,PLC控制器和计算机等. 电气检测传感器元件通常有位置传感器,压力传感器, 速度传感器,编码器等元件. 输出是以液压动力执行元件(油缸和马达)和伺服元件组成的反馈控制系统.如图所示: 在此系统中,输出量(位移,力,速度等)通过反馈传感器(位移传感器,力传感器,速度传感器等)能自动地快速地准确地反映其变化.并与原先的给定的给定量进行比较,再放大输入给伺服阀,改变其阀芯位移,从而控制输出的压力和流量,驱动执行元件运动,直至输人量与输出量一致为止. 举例: 1.阀控式电液位置控制伺服系统(如上图) 图中所示为双电位器电液位置控制伺服系统的工作原理图.该系统控制工作台的位置,使其按指令电位器给定的规律变化. 系统由指令电位器, 反馈电位器,电子放大器,电液伺服阀,液压缸和工作台组成. 其工作原理如下: 指令电位器将位置指令xi转换成指令电压ur,被控制的工作台位置xp由反馈电位器检测转换成反馈电压ui.两个线性电位器接成桥式电路,从而得到偏差电压ue=ur-uf.当工作台位置xp与指令位置xi一致时,电桥输出偏差电压ue=0,此时伺服放大器输出电流为零, 电液伺服阀处于零位,没有流量输出,工作台不动.当指令电位器位置发生变化,如向右移动一个位移Oxi,在工作台位置发生变化之前, 电桥输出偏差电压ue=KOx,偏差电压经伺服放大器放大后变为电流信号去控制电液伺服阀, 电液伺服阀输出压力油到液压缸,推动工作台右移.随着工