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液压升降台液压伺服系统的分类

事物的正确分类可以帮助人们了解事物的本质,并且给分析问题带来方便,液压升降台液压伺服系统也是如此。为了优化设计的需要可将液压升降台液压伺服系统分别按被调量的物理量纲、传递信息的介质、动力机构的类型和给定量的数学模型来分类。

1.按液压升降台被调量的物理量纲来分类

在动力机构的优化设计中要用到所谓负载轨迹及负载轨迹方程。它们均与被调量的物理量纲有关量纲不同,其负载轨迹与负载轨迹方程也不相同,因而研究方法及结果也各不相同。为研究的方便,可将液压伺服系统按被调量的物理量纲划分成液压位置伺服系统、液压速度伺服系统及液压施力伺服系统等三类。

2.按液压升降台传递信息的介质来分类

在液压伺服系统中,传递信息的介质不同,系统的研究方法和优化方法也各不相同,因此按照传递信息的介质来分类是有意义的。在液压伺服系统中传递信息的介质可分成机械-液压和电气-液压两类。因而可将液压伺服系统划分成机械-液压伺服系统和电气-液压伺服系统,或简称机液伺服系统(或机液系统)和电液伺服系统(或电液系统)。所谓机液伺服系统指的是信息的传递过程全部依靠机械杠杆等构件及液压元部件来完成,例如助力器、发动机及水轮机上使用的调速系统以及拖拉机上使用的液压提升系统等。

所谓电液伺服系统指的是液压放大器前及系统反馈后的信息是靠电信号传递的液压伺服系统,例如仿型机床的台面液压伺服系统、振动台、材料试验机以及函数负载模拟器等。

电液伺服系统的精度高、响应速度快,因此应用的范围最为广泛,其缺点是抗污染能力差,造价昂贵,机液伺服系统的缺点是精度低、响应速度慢,但结构简单,造价低和抗污染能力强,因此应用的范围也十分广泛。

3.按液压升降台动力机构的类型来分类

动力机构的类型不同,其优化设计的方法和结果也各不相同,例如阀控与泵控动力机构。前者属于节流式,要用到所谓P-Q计算尺来进行优化设计;而后者属于容积式,要用到一组解析式来选择优化参数。

按照动力机构的类型可将液压伺服系统分成阀控式与泵控式两种,其中阀控式又分成阀控液压缸式和阀控液压马达式两种,而泵控式也可分成泵控液压缸式与泵控液压马达式两种。

阀控式液压伺服系统的精度高,快速性好,缺点是效率低,因此一般用在中小功率的系统;泵控式液压伺服系统的效率高,缺点是精度和快速性都较差,因此多用在动、静态品质要求不高的大功率系统。

4.按液压升降台给定量的数学模型来分类

事实证明,如果按照不同的输入函数分别确定系统不同的优化指标,对于提高系统的动静态品质是十分有利的。液限伺服系统的输入函数是多种多样的,大体可分成阶跃、方波、斜坡、三角波、锯齿波、正弦波和任意非直线型函数等七种。按照这七种类型的输入函数可将液压伺服系统分成保持型、正弦型和跟踪型三种。

(1)保持型

有些液压伺服系统的功能是自动保持其被调量为常值。当输入信号改变后,能使被调量自动地由一个保持值变化到另一个保持值,如航空发动机的转速系统及拖拉衫lhJ力调节系统等。这类系统应以阶跃函数为给定量.称之为保持型液压伺服系练此外,以方波为给定量的液压伺服系统也属于保持型,因为每一个方波相当于正、负两个阶跃信号。

保持型液压伺服系统的优化指标应该是阶跃过渡函数的超调量和过渡时间最小,并且无静差。

(2)正弦型

正弦型液压伺服系统的优化指标应该是频带宽度最宽,并且幅频特性平直。显然优化指标中并不包含相频特性,因为这类系统实际上是一种正弦函数发生器,人们只希望它具有良好的正弦波形和很宽的频带,并不需要了解其输出与输入之间的相位关系。 由于正弦函数具有n阶连续导数,系统在固定频率和振幅的输入函数作用下,只在开始瞬间出现暂态解,因此系统的被调量实际上是一种稳态解。但以方波或者三角波为输入量的系统则不同,由于方波或三角波函数具有一阶不连续导数,系统在每个周期内都要引起两次暂态过程。可见正弦型系统与一般的系统是不同的。但过去都按照一般的设计方法来设计此类系统,因此很难找到最佳值。

(3)跟踪型

如果液压升降台液压伺服系统的被调量能以允许的误差点点跟踪某二非直线型函数曲线则称此类系统为跟踪型液压伺服系统,例如电节施力系统、低空火炮控制系统和机器人行为控制系统等。在本朽.找后的章节中将会看到‘这类系统应以单位斜坡函数为给定量,而以被调量的偏离值和偏离时间最小为优化指标。此外,有些以三角波、锯齿波为给定量的系统也属于跟踪型液压伺服系统,因为这类函数的每个波形都由两个斜坡函数组成。