2机电液试卷A答案.doc

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2010~2011学年第二学期

期末考试卷A

年级09级专业机电一体化技术层次大专科目《机电液控制技术》

题号

一

二

三

四

总分

分数

评卷人

得分

一、名词解释（3×5=15分）

1、液压放大元件

液压放大元件又可以叫做液压放大器，还叫做功率放大元件。

它能够把微小的机械信号转换成大功率的液压信号（流量和压力）输出。

它的性能的优劣对系统的影响很大，因此，它是液压控制系统的核心和关键。

2、液压固有频率

液压固有频率是指负载惯性与液压缸封闭油腔中液体的压缩性相互作用。

3、动力执行元件

按指令规律进行运动，驱动控制对象做功，主要由液压放大元件、执行元件和负载组成。

4、电液位置伺服系统

指输入量为电信号，输出信号为液压信号，其中再把液压信号转化成滑阀的位置量信号的控制系统。

5、滞环

滞环是测量设备输出量与先前输入量顺序有关的一种特性。

○○○密封线外不得答题○○○

评卷人

得分

二、简答题（5×6=30分）

1、什么叫伺服系统？

液压伺服系统由哪几部分构成？

各部分作用是什么？

用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。

又称随动系统。

在很多情况下，伺服系统专指被控制

量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或

转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。

液压伺服由以下一些基本元件组成：

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，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。

3、比较元件，将反馈信号与输入信号进行比较，给出偏差信号。

4、放大转换元件，将偏差信号故大、转换成液压信号（流量或压力）。

如伺服放大器、机液伺服阀、电液伺服阀等。

5、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，还可能有各种校正装只，以及不包含在控制回路内的液压能源装置。

2、电液伺服系统有哪些校正方法？

各有什么特点？

超前校正、滞后校正、速度反馈校正、加速度反馈校正、压力反馈校正、动压反馈校正。

超前校正可以提高系统的稳定性与快速性，减小响应超调。

滞后校正可以改善系统的稳态精度，但会使系统频宽降低。

速度反馈校正可以提高系统的刚度和固有频率，但会使系统开环增益和阻尼比有所下降。

加速度反馈校正可以提高系统的阻尼比，同时降低谐振的振幅。

压力反馈校正可以提高系统阻尼比和固有频率，但会降低系统的开环增益，系统刚度降低，

干扰误差增加。

动压反馈校正能提高系统的阻尼比同时不改变系统的刚度。

3、说明阀的三个系数的定义及它们对系统的影响，并比较零开口、正开口阀的三个阀系数有什么

异同点？

阀的三个系数是指阀的流量增益、阀的流量压力系数和阀的压力增益；这三个系数是表征阀静态特性的

三个重要性能参数，它们在确定系统的稳定性、响应特性时非常重要。

流量增益直接影响系统的开环放

大系数，因此对系统的稳定性、响应特性和稳态误差有直接的影响。

流量压力系数直接影响阀-液压马达

组合的阻尼系数和速度刚性。

压力增益标志着阀-液压马达组合起动大惯量或大摩擦负载的能力。

正开口四边阀的流量增益增加了一倍；流量压力系数取决与面积梯度，与零开口阀相类似，但正开口阀的

流量压力系数比零开口阀的要大，从而增加了系统的阻尼；压力增益值与面积梯度无关，也类似于零开口

阀，其值比比零开口阀的要小，即零位附近的刚度差些。

4、为什么说液压阻尼比是一个可变量？

低阻尼对液压系统的动态特性有什么影响？

如何提高系统的阻尼？

这些方法各有什么优缺点？

因为阀的流量-压力系数是影响液压阻尼比的重要参数，而阀开口是可变的，流量-压力会随之改变，所以液压阻尼比是一个可变量。

低阻尼会使系统的稳定性下降。

提高液压阻尼比的方法：

设置液压缸管路泄露通道；采用正开口阀；增设阻尼器；采用压力反馈、动压反馈或加速度反馈等。

采用压力反馈可以提高系统的阻尼比和固有频率，但会降低系统的开环增益，系统刚度降低，

干扰误差增加。

动压反馈校正能提高系统的阻尼比同时不改变系统的刚度。

加速度反馈校正可以提高系统的阻尼比，同时降低谐振的振幅。

5、直流比例电磁体和普通电磁铁相比有什么特点？

如何提高直流比例电磁铁的静态性能与动态

性能？

比例电磁铁是一种直流电磁铁，但和普通电磁换向阀所用的电磁铁不同。

普通电磁换向阀所用的电磁铁只要求有吸合和断开两个位置。

而比例电磁铁则要求吸力（或位移）和输入电流成比例。

按比例电磁铁输出位移的形式，有单向位移式和双向位移式之分。

提高直流比例电磁铁的静态性能可以采用改进材料的选择、改进设计制造工艺、在控制信号上叠加颤振信号，还可以采用带位移电反馈比例电磁铁地方法等。

提高直流比例电磁铁的动态性能可以采用较少的线圈匝数和较大的电流值，或在线圈上串联附加电阻同时提高放大器工作电压，或采用带电流反馈的恒流型放大器，采用电流负反馈，采用衔铁位置电反馈闭环。

评卷人

得分

○○○密封线外不得答题○○○

三、分析题（4×10=40分）

1、如图，直接反馈二级电液伺服阀，试分析它是如何实现输出阀位移对输入信号之间的反馈。

当力矩马达输入信号电流时，假设挡板向左偏离中位x1，喷嘴挡板液压放大器便推动阀芯向左运动，直到挡板

重新回到两喷嘴的中间位置，喷嘴挡板液压放大器才停止工作，此时阀芯已经移动了相应位移Xv，故阀输出相应流量。

2、如图所示，流量调节比例控制液压泵，试分析其如何保证流量按电流比例变化。

排量调节变量泵在原动机转速改变和负载压力升高时影响泵的泄露，泵的流量不能保持恒定。

以泵的实际输出流量作为控制目标的变量泵，称为恒流量调节泵。

利用比例控制元件实现上述目标时，除了在给定信号下泵输出相应的恒流量而与负载或转速无关外，还能通过信号的调节使流量按一定规律变化，以适应负载速度控制的要求。

3、下图为电液力伺服系统原理图，试画出其系统方框图，并说明其工作原理。

系统工作，指令信号电压作用于系统，液压缸活塞使输出负载力。

该力由力传感器检测并转换为反馈信号电压，与指令电压相比较，得出偏差信号电压，经伺服放大器放大后输入驱动伺服阀。

伺服阀输出与偏差信号成比例的压差作用到液压缸活塞上，使负载力向着减小误差的方向变化，直到负载力等于指令信号所对应的值为止。

4、分析动圈式力马达和动铁式力矩马达的区别，并比较它们在性能使用上的优缺点。

1）动铁式力矩马达因磁滞影响而引起的输出位移滞后比动圈式力马达大。

2）动圈式力马达的线性范围比动铁式力矩马达宽。

因此,动圈式力马达的工作行程大，而动铁式力矩马达的工作行程小。

3）在同样的惯性下，动铁式力矩马达的输出力矩大，而动圈式力马达的输出力小。

动铁式力矩马达因输出力矩大，支承弹簧刚度可以取得大，使衔铁组件的固有频率高，而力马达的弹簧刚度小，动圈组件的固有频率低。

4）减小工作气隙的长度可提高动圈式力马达和动铁式力矩马达的灵敏度。

但动圈式力马达受动圈尺寸的限制，而动铁式力矩马达受静不稳定的限制。

5）在相同功率情况下，动圈式力马达比动铁式力矩马达体积大，但动圈式力马达的造价低。

○○○密封线外不得答题○○○

评卷人

得分

○○○密封线外不得答题○○○

四、论述题（15分）

电液比例技术是介于普通断通控制与电液伺服控制之间的新型电液控制技术，它结合了液压能传递较大功率的优越性与电子控制、计算机控制的灵活性，填补了传统开关式液压控制技术与伺服控制之间的空白，已成为流体传动与控制技术中最富生命力的一个分支，在最近十年中获得迅猛的发展。

请你就学过的知识谈谈自己对电液比例控制技术的理解和未来发展趋势。

（答案从略）

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