8.3 系統(tǒng)運行特性分析

泵控液壓缸技術(shù)8雙泵控單出桿液壓缸系統(tǒng)泵控液壓缸技術(shù)8.3系統(tǒng)運行特性分析第3節(jié)系統(tǒng)運行特性分析3.1回路靜態(tài)特性理論分析戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造7對于應用變轉(zhuǎn)速泵閉環(huán)控制的差動缸，了解靜態(tài)特性，對系統(tǒng)的分析設(shè)計非常重要。因系統(tǒng)采用的是非對稱缸，靠泵的轉(zhuǎn)速改變流量，定義靜態(tài)特性為缸的速度v，負載壓力pl和泵的轉(zhuǎn)速三者間的關(guān)系，其值可根據(jù)穩(wěn)態(tài)情況缸的運動方程確定：液壓缸伸出：液壓缸縮回：壓力流量特性3.1回路靜態(tài)特性理論分析戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造8將試驗得到的液導值qV,l

、qV,2i

、qV,2eA和qV,2eB代入上述等式，可得系統(tǒng)壓力-流量特性曲線此圖表明，隨著動態(tài)和靜態(tài)負載壓力的變化，缸的運動速度變化非常小，因而系統(tǒng)具有非常高的動態(tài)剛度，在整個工作范圍都具有較高的效率。曲線還表明這一系統(tǒng)在所有工作點都具有相同的速度增益，這一優(yōu)點可使系統(tǒng)在全部工作范圍內(nèi)都具有一致的回路增益特性，從而不必采用高費用的適應調(diào)節(jié)和非線性曲線校正，系統(tǒng)也能獲得優(yōu)化的動靜態(tài)特性。壓力流量特性轉(zhuǎn)速可調(diào)泵伺服系統(tǒng)壓力―流量特性第3節(jié)系統(tǒng)運行特性分析3.1回路靜態(tài)特性理論分析戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造9電液伺服系統(tǒng)的另一個重要關(guān)系是壓力信號函數(shù)和壓力增益，它描述系統(tǒng)啟動大慣性負載，抵抗外負載變化和克服摩擦力的能力。對于本系統(tǒng)，在計算時必須連同差動缸在內(nèi)一起考慮才有意義，定義這一特性為系統(tǒng)處于定位狀態(tài)，總壓力一定時，負載壓力與泵轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。根據(jù)定義可推導這一函數(shù)關(guān)系如下壓力增益特性第3節(jié)系統(tǒng)運行特性分析3.1回路靜態(tài)特性理論分析戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造10當總壓力給定后，可得液壓缸兩腔壓力pA、pB隨轉(zhuǎn)速變化的曲線，如下圖所示。圖中曲線的斜率即為該系統(tǒng)的壓力增益。這一斜率越大，表明系統(tǒng)抵抗外負載的能力越強，即系統(tǒng)的剛性越大。結(jié)果表明，總壓力控制原理，可以使泵直驅(qū)系統(tǒng)與閥控系統(tǒng)一樣，使缸二腔壓力以相同的幅值隨給定轉(zhuǎn)速（位置誤差引起的調(diào)節(jié)量）反方向變化，從而使系統(tǒng)具有較高的負載剛度和固有頻率。壓力增益特性轉(zhuǎn)速可調(diào)泵差動缸伺服系統(tǒng)壓力信號第3節(jié)系統(tǒng)運行特性分析3.2回路動態(tài)特性理論分析戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造10將總壓力控制下液壓缸兩腔的運動連續(xù)性方程進行化簡，并忽略伺服電動機的動態(tài)過程，拉普拉斯變換后可得分別用液壓缸兩腔容積VA

和VB

描述的總壓力回路動態(tài)特性的頻域表達式為第3節(jié)系統(tǒng)運行特性分析戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造10可見，總壓力響應的動態(tài)過程為一階延遲環(huán)節(jié)。如果令兩腔的時間常數(shù)相等，即可得到使二腔壓力在動態(tài)情況下，能以相同幅值變化所需的腔體積關(guān)系近似為第3節(jié)系統(tǒng)運行特性分析總壓力控制回路輸入信號階躍響應曲線

兩泵的轉(zhuǎn)動方向相反，在泵剛一啟動，由于比例調(diào)節(jié)作用，泵的轉(zhuǎn)速較高，液壓缸二腔的壓力迅速建立，達到穩(wěn)態(tài)時，因積分的調(diào)節(jié)作用，二泵都存在一個很低的轉(zhuǎn)速，這一轉(zhuǎn)速提供補償