第七章習題答案7-1一般液壓位置伺服系統提高頻寬的限制是什么？為什么？答：頻寬是伺服閥響應速度的度量。伺服閥的頻寬應根據系統的實際需要加以確定,頻寬過低會限制系統的響應速度,過高會使高頻干擾傳到負載上去。7-2電液伺服閥傳遞函數確定的依據是什么？可以將電液伺服閥傳遞函數近似為哪些環節？答：電液伺服閥的傳遞函數采用什么形式,取決于動力元件的液壓固有頻率的大小。當伺服閥的頻寬與液壓固有頻率相近時,伺服閥可近似地看成二階振蕩環節；當伺服閥的頻寬大于液壓固有頻率(3～5倍)時，伺服閥可近似看成慣性環節；當伺服閥的頻寬遠大于液壓固有頻率(5～10倍)時,伺服閥可近似看成比例環節。7-3液壓位置控制系統位置誤差包括那幾部分？主要由什么產生的？答：控制系統誤差包括穩態誤差和靜態誤差兩個方面。穩態誤差：液壓控制系統的穩態誤差包括對輸入信號穩態誤差和對干擾信號穩態誤差。靜態誤差：液壓動力機構死區及伺服閥死區產生的靜態誤差，伺服閥與伺服放大器零漂產生的靜態誤差和測量元件的零位誤差。7-4在電液位置伺服系統中，影響系統精度的因素有哪些？如何計算穩態誤差？答：系統中各個元件的誤差都會影響到系統的精度,如傳感器的靈敏度和精度、伺服放大器的零點漂移和死區誤差、機械裝置中的反向間隙和傳動誤差、各元器件的非線性因素等。液壓控制系統的穩態誤差包括對指令輸入引起的穩態誤差和負載干擾力引起的穩態誤差。對指令輸入引起的穩態誤差為其中，階躍響應穩態誤差為斜坡響應穩態誤差為等加速度響應的穩態誤差為負載干擾力引起的穩態誤差7-5滯后校正的作用是什么？什么情況下采用它比較合適？答：滯后校正的主要作用是通過提高低頻段增益，減小系統的穩態誤差，或者在保證系統穩態精度的條件下，通過降低系統高頻段的增益，以保證系統的穩定性。滯后網絡是一個低通濾波器，利用它的高頻衰減特性，可以在保持系統穩定的條件下，提高系統的低頻增益，改善系統的穩態性能，或者在保證系統穩態精度的條件下，降低系統的高頻增益，以保證系統的穩定性。滯后校正利用的是高頻衰減特性，而不是相位滯后。在阻尼比較小的液壓伺服系統中，提高系統穩態精度的限制因素是增益裕量，而不是相位裕量，因此采用滯后校正是合適的。7-6試簡述滯后校正參數的確定方法，滯后校正裝置參數對系統有哪些影響？答：首先調整系統的速度放大系數，保證系統有足夠的穩定裕量，；其次計算系統是否滿足穩定精度要求，若滿足，則無需再調整，若不滿足，在此基礎上，將速度放大系數增大至滿足穩態精度；最后加入滯后校正，使幅頻特性曲線在保持中高頻不變的前提下（保持穩定裕量），提高低頻（提高穩態精度），最終。求得最終校正環節傳遞函數為滯后校正使速度放大系數提高倍，因此使速度誤差減小倍。提高了閉環剛度，減小了負載誤差。由于回路增益提高，減小了元件參數變化和非線性影響。但滯后校正降低了穿越頻率，使穿越頻率兩側的相位滯后增大，特別是低頻側相位滯后較大。7-7位置伺服系統采用加速度反饋校正的作用是什么？采用速度反饋校正的作用又是什么？加速度和速度反饋校正的限制條件是什么？答：速度反饋校正的主要作用是提高系統的液壓固有頻率，即系統的靜態剛度，減少速度反饋回路內的干擾和非線性的影響，提高系統的靜態精度。加速度反饋主要是提高系統的液壓阻尼比，低阻尼是限制液壓伺服系統性能指標的主要原因，如果能提高阻尼比，系統的性能可以得到顯著的改善。加速度反饋提高了系統的阻尼比，速度反饋提高了系統的固有頻率，但降低了開環增益和阻尼。如果同時采用速度反饋與加速度反饋，通過調整前向通道中放大器增益，把系統增益調到合適的位置，再調整反饋通道中速度與加速度反饋增益，把系統固有頻率和阻尼比調到合適的數值，系統的動態及靜態指標就能全面地得到改善。由于受到速度和加速度反饋回路穩定性的限制，液壓固有頻率和液壓阻尼比不能無限增大。7-8壓力反饋校正和動壓反饋校正的作用是什么？壓力反饋校正和動壓反饋校正的限制條件是什么？答：采用壓力反饋和動壓反饋校正的目的是提高系統阻尼。負載壓力隨系統的動態而變化，當系統振動加劇時，負載壓力增大。如果將負載壓力加以反饋，使系統的輸入流量減少，則系統的振動將減弱，起到增加系統阻尼的作用。采用壓力負反饋校正和動壓反饋校正均可提高系統的液壓阻尼比，但需要注意在推導過程中，我們將伺服閥簡化為比例環節，當系統固有頻率隨著校正不斷提高，不滿足小于5~10倍伺服閥頻寬時，伺服閥不能簡化為比例環節，從而導致前面推導失效，因此當伺服閥帶寬遠大于液壓固有頻率時，速度或加速度反饋有效，反之，無效。7-9位置伺服系統的閉環剛度經滯后校正后提高了還是降低了？經壓力反饋校正后又如何？為什么？答：滯后校正使速度放大系數提高倍，因此使速度誤差減小倍。提高了閉環剛度，減小了負載誤差。壓力反饋校正是通過增加系統的總流量-壓力系數來提高液壓阻尼比。顯然，壓力反饋校正降低了系統的靜態速度剛度。7-10試給出電液位置伺服系統的穩定條件，并試求當液壓固有頻率，液壓阻尼比時系統處于臨界穩定時的開環增益？答：為保證系統可靠穩定工作，要求系統有適當的穩定裕量。通常相位裕量應在30°~60°之間（一般選45°），增益裕量應大于6dB如果取，則有；如果取相位裕量，可得；取兩者最小值時就能滿足要求；將，代入，分別得到，綜上，7-11（略）7-12（略）7-13（略）7-14（略）7-15簡述電液速度伺服系統的構成及其控制方式，它們之間有何區別？答：電液速度控制系統一般由放大器（伺服、比例、積分）、電液伺服閥，傳感器和執行元件（液壓缸、液壓馬達）組成。根據控制方式，可以分為液壓缸輸出速度控制控制系統和液壓馬達輸出轉速控制系統，就液壓馬達輸出轉速控制系統而言，又可分為：(1)閥控液壓馬達速度控制系統，為了確保系統穩定正常工作，必須加入積分放大器。(2)泵控液壓馬達開環速度控制系統，由變量泵和液壓馬達組成，只有泵擺角位置系統的閉環，沒有馬達旋轉速度的閉環，缺點是速度控制受溫度、負載變化影響。(3)泵控液壓馬達閉環速度控制系統，在泵控液壓馬達開環速度控制系統的基礎上，加入液壓馬達角速度閉環。(4)位置開環泵控液壓馬達閉環速度控制系統，它是在泵控液壓馬達速度控制系統中，去掉擺角泵位置閉環控制，保留液壓馬達角速度控制回路的系統。7-16電液速度伺服系統中的執行元件，如果采用液壓缸，會有什么問題？答：只能輸出速度，不能輸出轉速。7-17電液速度伺服系統為什么需要加校正裝置？答：未校正的速度控制系統是一個零型有差系統，對速度階躍輸入是有差的，相位裕量很小，特別在阻尼比較小時更是如此。如果在和之間有其他被忽略的環節，如伺服閥這類環節，系統將不穩定。因此速度控制系統必須加校正才能穩定工作。7-18電液速度伺服系統，在什么條件下采用泵控液壓馬達或閥控液壓馬達控制方式？答：閥控馬達系統一般用于小功率系統，泵控馬達系統一般用于大功率系統。7-19（略）7-20（略）7-21設電液速度控制系統，可用圖7-47框圖描述。試分析該系統的穩定性，并通過加入積分校正使系統具有剪切頻率。圖7-46電液速度控制系統（題7-16圖）答：根據圖7-46可得他的開環增益，則其Simulink仿真模型如下圖3所示。圖3電液速度控制系統仿真模型通過仿真計算可得其開環頻率特性、單位階躍響應如圖4所示。圖4開環頻率特性由圖可知該系統以-80dB的速度穿越0dB線，幅值裕度，相位裕度為，系統穩定。為進一步提高系統穩定性，加入如下圖所示積分環節，積分常數為圖5校正后的系統模型校正后伯德圖如下圖所示。圖6校正后系統的開環頻率特性圖中，該系統以-20dB的速度穿過0dB線，幅值裕度，相角裕度，剪切頻率，速度控制為穩定系統。7-22通常可將力控制系統分為哪兩種？它們有什么特點？答：通常將力控制系統分為被動式力控制系統和主動式力控制系統兩種。被動式力控制系統的特點是輸人信號是負載運動量的函數，簡稱為加載系統。主動式力控制系統的特點是輸人信號與負載運動量無關。7-23什么叫負載力控制系統？什么叫驅動力控制系統？它們之間有何區別？答：兩者都是主動式力控制系統。在主動式力控制系統中，如果力的檢測量不包括負載質量力時，則稱為主動式檢測負載力的力控制系統，簡稱為負載力控制系統，如果力的檢測包括負載質量力時，則稱為驅動力控制系統。負載力控制系統與驅動力控制系統的主要區別是力傳感器檢測的位置不同而已，驅動力控制系統所檢測的力是液壓缸的輸出力，而負載力所檢測的力是負載所產生