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伺服控制 —— 阶跃响应

       控制响应和控制精度是液压伺服系统中重要的考虑因素。闭环动态性能通常通过频率响应或阶跃响应来描述,但在实际应用中可能会遇到所谓的“小信号响应”和“大信号响应”的问题。在液压伺服系统中,是否达到“极限斜率”是区分小信号和大信号响应的主要标志。

 

阶跃响应

       是指当指令信号达到100%时系统的反应特性。在阶跃响应中,真正的闭环动态性能仅在阶跃幅值上表现出来,此时不会达到斜坡极限。为了准确评估系统的阶跃响应性能,需要根据测试信号的大小选择进行小信号测试还是大信号测试。对于小信号的阶跃测试,主要关注以下参数:上升时间、稳态时间和超调量。而对于大信号阶跃测试,则更关注上升斜率、建立时间和最大超调百分比等参数。

注意:

       定义稳态时间时必须同时定义容差,例如幅值在2%以内。此外,上述给出的小信号阶跃参数与幅值无关,完全由系统回路决定。该系统必须是线性系统。另外,斜坡极限响应是一种非线性现象,其中超调绝对值达到最大值,并且不随幅值进一步增加(即超调百分比变小)。

       在液压伺服阀中,滑阀的上升斜率由先导级的最大流量决定。大多数阀能达到的阀芯极限斜率远低于25%的阶跃响应,也就是说主滑阀在很小的信号下就能达到极限上升斜率。在阀控缸系统中,斜坡极限表示加速度的极限值。而在电液执行机构中,油缸的上升斜率(最大速度)由100%开度时阀的流量决定。

       通常情况下,电液执行机构使用小信号时的阶跃特性,以避免碰撞缸体的情况发生。因此,在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的测试信号大小,以准确评估系统的控制响应和控制精度。

 

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