液压控制系统分析论文本科论文.doc

液压控制系统分析论文目录第一章绪论11.1研究的目的及意义11.2国内外发展及状况11.3被测零件分析31.4量仪技术要求41.5机械结构总体设计方案51.6方案原理论证61.7测控系统概述61.7.1测控系统功能组成61.7.2测控系统硬件组成71.8软件系统概述81.8.1测量的基本程序模块81.8.2功能模块分析91.9测量方式论证91.10本章小结12第二章机械部分结构设计132.1传动系统结构设计132.1.1主轴的设计132.1.1滚珠丝杠副142.2直行滑架方案制定172.3直行滑架传动部分设计和计算182.3.1传动链的选择182.3.2计算滑台重量182.3.3滚珠丝杠螺旋副的初步计算182.3.4作用在滚珠丝杠上的最大动负荷192.3.5计算最大静载荷202.3.6滚珠丝杠螺旋副的选型202.3.7滚珠丝杠副传动效率计算212.3.8丝杠轴向刚度验算212.3.9压杆稳定性验算222.4反应式步进电机选用222.4.1初选电机型号222.4.2力矩计算242.4.3步进电机工作频率范围计算252.4.4主要结构尺寸确定252.4.5滚动导轨设计计算262.5本章小结27第三章直行滑架测控系统设计283.1AT89C52扩展系统单片机的设计283.2石英晶体振荡器303.3看门狗电路313.4键盘与LED数显电路模块介绍323.5A/D卡的设计电路333.5.1转换芯片的选择333.5.2采样控制方案选择343.5.3A/D卡主电路的设计343.6附加电路设计353.7检测电路及信号处理373.7.1位移传感器的检测电路373.7.2光栅尺分频计数电路383.8 步进电机控制与驱动383.8.1步进电机驱动电路的选用383.8.2驱动电路工作过程393.9本章小结39第四章系统控制软件设计404.1主模块404.2中断模块404.2.1报警、急停处理中断模块404.2.2键盘、显示定时扫描管理模块404.3 程序清单424.3.1键盘、显示系统主程序424.4本章小结43第五章评价被测零件及误差补偿445.1公差带和误差定义445.1.1圆度公差带和圆度误差的概念445.1.2 圆柱度公差带和圆柱度误差的概念445.1.3 同轴度公差带和同轴度误差的概念455.2误差补偿技术465.3评价被测零件475.4本章小结48第六章结论49致谢50参考文献51 20第一章 绪论1.1研究的目的及意义在工程领域和军用运输领域对大型车辆的需求越来越大，并且对其承载量和灵活性提出了更高的要求。因此大型车辆通过增加轴数提高其承载量，通过引入多轴转向技术来提高其灵活性-多轴车辆转向系统caj-。如下图1-1所示为全地面大型起重机，其具有9个桥。大型轮式车辆的转向桥一般都在三桥以上，转向性能直接影响整车的机动灵活性、操纵稳定性以及使用经济性，随着车辆吨位越来越大，车辆的桥数也越来越多，常用的机械式液压助力转向系统，虽然能够实现全轮转向，但是其机动灵活性差、模式单一，如果转向系统设计不合理，就会造成不同转向轴上的轮胎转角之间相互影响，导致轮胎非正常磨损，会大幅降低轮胎寿命，且造成整车转向杆系受力增大，转向性能降低，进而影响行驶安全性。图1-1 全地面大型起重机以往的转向系统已经严重制约了大型轮式车辆的发展，加之国家标准对车辆技术性能、车辆外廓尺寸、轴荷及质量等进行了严格规定，与旧标准相比，对车辆轴荷的限制提高了，而大型轮式底盘自重或载重量的不断增加，只能增加桥数以符合国家标准的规定，而多数大型轮式车辆均工作在矿山、油田、工程建设或者山区等条件极其恶劣的施工现场，使得大型轮式底盘必须具有转向灵敏、转弯半径小、转向模式多样和通过性强等优良性能，而我国在这方面起步较晚，由于大型轮式车辆的多桥转向技术应用在很多军事装备如大型导弹运输车和发射平台上，国外一直对我国进行技术封锁，所以研制出具有自主知识产权的且性能优良的大型轮式车辆底盘的转向系统已刻不容缓【1】。1.2国内外发展研究现状1.2.1助力转向系统概述车辆在行驶过程中，需按驾驶员的意志经常改变其行驶方向，即所谓车辆转向，而轮式车辆转向的方法是，驾驶员通过一套专设机构使车辆转向桥上的车轮(转向轮)相对于车辆纵轴线偏转一定的角度。在车辆直线行驶时，往往转向轮也会受到路面侧向干扰力的作用，自动偏转而改变行驶方向。此时驾驶员也可以利用这套机构使转向轮向相反的方向偏转，从而使车辆恢复原来的行驶方向，这一套用来改变或恢复车辆行驶方向的专设机构称为车辆转向系统。随着工程车辆对工作效率、操纵轻便、安全舒适、节能环保和可靠耐用等方面的要求越来越高，且由于现代汽车技术的迅猛发展，车辆的转向系统已经发展出许多种如机械式转向系统、液压式助力转向系统、电控电动式助力转向系统、电控液压式助力转向系统等。1、机械式转向系统：采用转向拉杆机构实现各轮的转角关系。中连接前后桥转向装置之间的机构型式有摇臂式、凸轮式、齿轮式等，在大型轮式车辆的转向系统中常采用转向摇臂加转向梯形机构。优点：结构简单、工作安全可靠，传动效率高，造价低廉。缺点：占用空间大，布置复杂，转向阻力很大。应用领域：转向操纵力不大、对操控性能要求不高的微型轿车、农用车上。2、液压式转向系统：借助于汽车发动机的动力驱动系统，驱动动力转向缸产生液压作用力，增大驾驶员操纵转向力，可使驾驶员轻便灵活的实现转向，减轻劳动强度，提高行驶安全性。优点：系统布置方便、操纵轻便灵活。缺点：系统结构比较复杂，液压泵需随发动机运转，增大了燃油的消耗应用领域：部分乘用车、大部分商用车特别是重型车辆。3、电控电动式转向系统：是指采用电子控制、电动助力的转向系统，主要由控制器、传感器、步进电机、减速机与后轮转向机构等组成。优点：控制简单、响应快，可根据需要调控电流值来改变力矩，从而方便的改善助力程度和路感，零件少、重量轻、安装紧凑、工作可靠，低温工作性能优良，更环保。缺点：电动机的性能决定控制系统的性能，与电动助力式转向系统的匹配将影响到转向系统力矩特性、转向路感等问题，而且电机驱动力小，重型车辆应用时驱动力不够。应用领域：已经从微型轿车向大型轿车和客车方向发展，随着电子技术的发展，其应用范围还会逐步扩大。4、电控液压式转向系统：主要由控制器、传感器、液压控制阀、助力液压缸等组成。常见的电控液压式系统中，首先从液压泵出来的高压油经过流量分配进入各液压控制阀，如电磁换向阀、比例阀、液控单向阀等，控制器接收到相应的转角信号即对转向桥进行控制，控制器输出相应指令给比例阀，油液经过控制阀后进入转向桥的转向助力缸实现转向，控制器通过转角传感器检测转向桥的转角并与指令转角比较，进行闭环控制最终实现转向桥的精确转向，根据液压控制阀中主要控制元件的类型可分为比例转向和伺服转向。比例转向使用比例阀进行控制，一般比例阀具有零位死区且频响不高，使得动态转向精度不高；而伺服转向使用伺服比例阀或伺服阀进行控制，无零位死区且频响较高，最终可实现较高的动态转向精度。优点：转向精度高，驱动力大。缺点：效率低、耗能大、成本高。应用领域：大型工程车辆如全地面汽车起重机、重型越野车辆和军用车辆如导弹运输车等特别适用，其应用范围较广泛。还有一些电控液压式转向系统是将液压助力泵由电机驱动，取代了传统液压助力泵由发动机驱动的方式。电控液压式转向系统依据相应的控制策略通过控制电磁阀，使得动力转向系统随着车速的变化而变化，在汽车大转角或低速行驶时，转向轻便，在中、高速行驶时，能获得一定手感的转向力，能较好的兼顾低速转向的轻便性和高速转向时的路感。1.2.2电液转换系统相关研究现状由于汽车不同速度行驶时对助力特性的要求不同，液压助力转向系统很难做到这一点，而随着电子技术和计算机技术的发展，液压助力转向技术与电子技术相结合行成了电控液压助力转向系统，这种系统不仅在小型车上有广泛使用，在大型轮式车辆上应用也相当广泛，由于大型轮式车辆转向阻力很大，用机械式助力转向系统或者电控电动式助力转向系统均不能很好的满足要求，故电液控制转向系统是大型轮式车辆转向系统的首选。德国萨尔兰德大学设计了一种新型的电液控制闭中心助力转向系统，系统采用两个闭中心的比例阀对转向助力缸进行控制，且油源结合蓄能器能实现较高的供油效率，建立了系统主要元件的数学模型并分析了参数对闭环动态特性的影响且进行了优化，闭环控制器具有级联结构，内环为转向助力的闭环控制而外环为转向力矩的闭环控制，经过在不同车速上大量的台架试验和实车试验，该控制策略可使转向系统具有很好的性能。2005年后国内对电液控制转向系统的研究才开始逐渐增多，并有望向可以应用的成熟产品迈进，大部分是将电动机替代发动机驱动液压泵，将电动机参与控制实现电液控制转向，但对大型轮式车辆而言，由于转向阻力很大，这种用电动机参与的电液控制很难满足力矩要求，还是只能用发动机驱动液压泵，而控制部分采用电控，不仅可以实现大型轮式车辆的灵活转向，也可以满足其助力要求，故这种电液控制方式较适合大型轮式车辆。1.3本章小结本章主要阐述了对车辆转向系统的进行研究的目的和意义，分析了目前几种比较成熟的转向系统的优缺点和应用领域，并且简单的介绍了目前国内外对电液控制转向系统的研究。第二章 电液伺服转向系统设计2.1转向系统功能对于大型轮式车辆而言，由于其转向时负载阻力矩很大，采用电动机驱动的电动液压式助力转向系统较难达到所需要的转向助力又由于大型轮式车辆一般需有多种转向模式且有时需要模式切换，采用一般的机械式液压助力转向的方式很难有效的实现各种转向模式的切换，所以大型轮式车辆只能采用电控的液压助力转向系统。目前见于文献与产品的类似系统均采用比例阀来实现电液控制转向，而比例阀的频响较低、死区与滞环性能不高，限制了电液控制转向系统性能的提高，那么有必要对采用伺服比例阀或者伺服阀的电液控制转向系统进行研究。2.2单桥电液伺服转向系统对于大型轮式车辆而言，既要保证行驶的安全性，又要保证行驶的灵活性，一般这种大型轮式车辆均为多桥结构，且前桥大多采用机械式转向系统以尽可能保证行驶的安全性、后桥采用电液控制转向系统以尽可能保证转向系统的灵活性。为了使大型轮式车辆转向系统实现整车转向灵活，单桥的灵活转向是实现整车灵活转向的基础，只要单桥能按照要求准确可靠的转向，整车即可以实现各转向功能与模式，所以单桥的电液伺服转向系统是设计的关键，在设计控制系统之前，需对转向系统的机械执行机构有所了解，且对转向执行机构的运动学与动力学分析也是进行控制系统设计的基础。2.3单桥电液伺服转向系统机械结构图2-1 双转向助力梯形机构实物图对于大型轮式车辆而言，为了保证左右侧轮的转角关系，一般采用转向梯形机构进行约束，且应用转向助力缸驱动转向梯形并带动轮胎转向，如图2-1所示是双转向助力梯形机构实物图。左右侧轮胎的转角主要是通过转向节臂、横向拉杆和轮毂等连接件来约束左右侧轮胎的转角关系，而液压助力形式是用两个转向助力缸进行驱动，这与电动液压助力转向的齿轮齿条等转向机构或是单转向助力缸的转向助力机构都是不同的，这种双转向助力梯形机构具有更大力，因此广泛应用在大型工程车辆上。2.4电液伺服转向系统控制系统2.4.1单桥电液伺服转向系统液压部分原理在了解转向梯形机构的基础上，针对单桥电液伺服转向系统液压部分原理如图2-2所示，伺服转向、电液锁定和应急手动功能介绍如下：1伺服比例阀 2电磁换向阀 3电磁换向球阀 4、5液控单向阀 6、7溢流阀 8、9转向助力缸 10转角传感器图2-2 单桥电液伺服转向系统液压原理图1、伺服转向功能：当需要跟踪前桥进行伺服转向时，电磁换向阀2和3均处在常位，此时高压油控制液控单向阀4和5处于液控开的状态，此时伺服比例阀可以控制进入转向助力缸的油液使转向助力缸运动，转角传感器10检测到转角信号并与指令转角信号比较，并依此偏差信号对伺服比例阀进行调节，形成闭环控制，最终控制轮胎转到所需位置；2、电液锁定功能：当需要转向桥电液锁定时，如在后桥不转向锁定模式即需要将转向桥锁定，此时使电磁换向阀3从失电变为得电状态，使液控单向阀工作，同时将伺服比例阀1回复到失效O型位，则此时液控单向阀即可将转向桥锁定在所需位置；3、应急手动功能：针对大型工程车辆（以某7桥车辆为例），当转向系统中伺服比例阀或电控系统出现故障时，后四桥的轮胎可能偏离中间位置，为了使其回到中间位置并电液锁定使大型轮式车辆可以依靠前三桥机械转向系统行驶到安全地带或维修站，而不至于停在原地，此时先将伺服比例阀断电使其处于失效O型位，且电磁阀3处于失电位，可以用随车配套的手动控制盒对电磁换向阀2进行控制，来微调轮胎的转向角度，直到调整到所需位置，这一功能对大型轮式车辆的使用者而言是非常重要的，可以大大提高车辆的机动灵活性；4、另外电液伺服转向系统中的溢流阀6和7作为安全阀用，保护转向助力缸不受高压冲击的损害。2.4.2电液伺服转向系统电控系统为了实现轮胎的精确转向，需设计合适的电控系统，电液伺服转向系统的控制框图如图2-3所示，电液伺服转向系统主要由转角传感器、PLC控制器、单桥伺服转向控制器、转向梯形机构、动力油源、车速传感器等构成。图2-3电液伺服转向系统控制框图PLC将计算好的目标转角信号输出给伺服转向控制器，同时伺服转向控制器也接受到桥的实际转角，目标转角与实际转角信号比较，控制伺服比例阀动作，高压油液进入转向助力缸驱动转向梯形机构带动轮胎转动，直到实际转角与目标转角一致，形成转向角度的闭环控制，这个调整过程是动态进行的；桥的转角信号也一并传送给PLC实现监控，由于伺服转向控制器实现的转角闭环控制速度是很快的，且误差应在所要求范围之内，当PLC检测到的桥实际转角信号与目标转角信号之差超出一定数值时，即电液伺服转向系统可能存在故障，此时提示司机减速停车以排查故障，可增大电液伺服转向系统的安全性。2.5本章小结本章主要介绍了转向系统的功能以及单桥电液伺服转向系统，并且对广泛应用在大型工程车辆的双转向助力梯形机构进行了简单的分析，对电液伺服转向系统液压控制系统原理及控制框图的设计进行了介绍。第三章 电液伺服转向系统数学建模与分析3.1转向系统机械结构建模与分析对于多桥大型重汽而言，各桥的转向机构是基本一致的，仅是由于转角关系的区别存在转向梯形机构前置与后置之分或各几何尺寸略有区别，此处转向系统中的单桥为例进行分析，转向机构进行相应简化运动学与动力学分析。3.1.1转向系统运动学分析整车转向最理想的工况是能够保证所有的轮胎都是依据转向瞬心的阿克曼定理进行转向，保证所有轮胎都处在纯滚动工况，使轮胎不会处在侧滑等磨损工况，但转向系统一般并非是对每个轮胎进行单独控制，一般单桥的左右两侧轮胎靠转向机构进行约束连接，故很难保证左右两侧均能满足阿克曼定理，本文由于转向梯形机构经过了优化设计（采用角度传感器），其误差是很小的，可以忽略。3.1.2转向系统动力学分析由转向系统结构分析可知，左右侧轮胎连同各自的轮毂和转向节均绕主销转动，转向节臂又与转向节固结，横向拉杆连接两侧的转向节臂，若不考虑各机械元件间的间隙，可以看出对转向而言单轴的转向系统仅有一个自由度。转向机构的运动可以简化成三部分：一是左侧轮胎、轮毂、转向节及转向节臂绕左侧主销的转动；二是右侧轮胎、轮毂、转向节及转向节臂绕右侧主销的转动；三是中间的横向拉杆的运动且此运动可看做是平面运动。由于转向系统动力学高度的非线性，且系统上的广义力应主要包括转向助力缸的液压驱动力和路面施加给轮胎的阻力。对转向系统进行线性简化为单自由度的二阶微分方程，由于转向系统最终要实现闭环控制，即要控制转向助力缸的液压力丘和兵，动力学部分也是整个控制系统的一个环节。对于转向系统而言，为了考虑这个动力学环节的动态特性，将其分解为如 （3-1）（3-2）（3-3）、分别为左右两侧转向助力缸作用在转向节臂上的力；、分别为左右两侧轮胎所受到地面的阻力矩；为转向机构等效转动惯量；为转向机构等效阻尼；为转向机构等效刚度。固有频率和阻尼比可以看出，由于转向系统的转动惯量是很大的，频率一般比较低，对于阻尼比而言，由于系统中仅考虑了左右两侧轮转向节等机构绕主销转动处的阻尼，如果阻尼比很小，系统闭环控制时就极易振荡，而实际系统中各处的机械连接部分都是有阻尼的。3.2转向系统控制系统建模与分析由图2-3所示的电液伺服转向系统框图而言，为了建立电液控制系统相应的数学模型，可建立如图3-1所示的系统简化控制框图。图3-1电液伺服转向液压控制系统简化控制框图3.2.1伺服比例阀电液位置伺服系统中可采用伺服阀、比例阀或者伺服比例阀作为液压控制元件。伺服阀根据其液压放大器的不同，主要分为喷嘴挡板式伺服阀和射流管式伺服阀。伺服阀具有体积小、功率放大率高、精度高、响应速度快等优点，但它功率损失大、对油液过滤要求高、制造和维护费用高使之在工业上难以大范围使用。由于比例阀固有的死区特性，它不能很好的用于常运行于零位附近的位置闭环控制。随着液压工业的发展，在吸取比例阀与伺服阀两者的优势后，伺服比例阀(高频响阀)得到了广泛的认可。控制的观点看，伺服比例阀是一个颇为复杂的闭环系统，尽管通过分析并经过适当简化后的伺服比例阀传递函数可能高于二阶，但从实测的伺服比例阀动态特性曲线伯德图得出起主导作用的是一对复数极点，则将伺服比例阀的传递函数简化为一个二阶振荡环节不仅合理且能满足模型精度要求，故可列伺服比例阀传递函数如下：（3-4）为伺服比例阀增益；为伺服比例阀的固有频率；为伺服比例阀的阻尼比。由于系统所使用的伺服比例阀为零开口的四边滑阀，且阀的窗口是匹配和对称的，回油压力较小忽略不计，假定阀节流口流量系数相等、假定各节流窗口处的面积梯度相等。式中：（3-5）（3-6）为伺服比例阀各节流口的流量系数；为伺服比例阀各节流窗口的面积梯度；为伺服比例阀的开口量，向左移为正方向即向平行位方向移动为正方向；为液压油密度；为伺服比例阀P口的进油压力；为伺服比例阀A口的工作压力；为伺服比例阀B口的工作压力；1为流入两转向助力缸的流量；2流出两转向助力缸的流量。3.2.2流量连续性方程对于伺服比例阀A、B口处的流量方程如下：（3-7）（3-8）式中：为伺服比例阀A口流向左右两侧管路的流量；为左右两侧管路流向伺服比例阀B口的流量；为伺服比例阀A口流向左侧转向助力缸无杆腔的流量；为伺服比例阀A口流向右侧转向助力缸有杆腔的流量；为左侧转向助力缸有杆腔流向伺服比例阀B口的流量；为右侧转向助力缸无杆腔流向伺服比例阀B口的流量。而对转向助力缸部分，建立流量的连续性方程如下：（3-9）（ 式中：、分别为左右两侧转向助力缸活塞的位移，向左移为正；为由连接管路进入左侧转向助力缸无杆腔的流量；为由连接管路进入右侧转向助力缸有杆腔的流量；为由左侧转向助力缸有杆腔进入连接管路的流量；为由右侧转向助力缸无杆腔进入连接管路的流量；、分别为转向助力缸无杆腔和有杆腔的面积；为转向助力缸内泄漏系数；为转向助力缸外泄漏系数；、分别为左侧转向助力缸无杆腔和有杆腔压力；、分别为右侧转向助力缸无杆腔和有杆腔压力；、分别为左侧转向助力缸无杆腔和有杆腔容积；、分别为右侧转向助力缸无杆腔和有杆腔容积。3.2.3 控制策略建模被控对象的不同，控制策略可以有很多种，而工程上大多采用PID控制方式，一般情况下可以基本满足被控对象的控制要求，PID的基本模型如下： （3-10）（3-11）式中：为目标转角；为实际转角；为目标转角与实际转角之差；为偏差信号经过校正后所得控制信号；、分别比例增益、积分增益和微分增益。式为目标转角与实际转角的差值方程，它下面的式为目标转角与实际转角的偏差信号经过相应的控制策略如PID进行校正后，所得信号与偏差信号的频域关系。3.3本章小结本章主要对转向系统的机械结构系统动力学进行了分析，对控制系统进行了控制框图简化以及部分数学建模与分析。第四章 电液伺服转向系统分析从图3-1可以看出此模型依然具有很强的非线性，很难进行明确的理论分析，为了应用线性控制理论进行分析，需要对上述模型再次进行简化与线性化处理。并且对阀控双转向助力缸性能分析4.1液压控制系统简化在对电液伺服转向液压控制系统数学模型进行性能分析之前，需要进行相关的假设，以使模型的主要因素凸显，忽略次要因素，进而用线性控制理论分析主要特性，各种次要因素可以在后续仿真建模分析中加以考虑，将系统相应参量和模型进行适当简化如下：1、液压能源是理想的恒压源，即供油压力Ps为常数，且假设回油压力为零；2、伺服比例阀与转向助力缸之间的连接管路忽略，由于管路的模型较复杂，纳入频率模型分析后极其复杂，由于本文研究的电液伺服转向系统中的伺服比例阀与转向助力缸间的管路较短仅约为1m，其影响是次要因素，故先将其简化进行分析；3、当进行动态分析时，需要考虑到泄漏和油液压缩性的影响，而由于液压缸外泄漏和压缩性的影响，使流入转向助力缸的流量和流出转向助力缸的流量不相等，但为了简化分析有下公式：（4-1）（4-2）将式(4-1)和(4-2)代入(3-5)或(3-6)，则有伺服比例阀的理想零开口四边滑阀的流量-压力方程如下：（4-3）对上式在零位进行线性化处理并拉普拉斯变换可得：（4-4）式中：、分别为、的拉式变换；为伺服比例阀的流量增益；为伺服比例阀的流量压力系数。联合公式，经过求导和拉普拉斯变换可以得到：（4-5）（4-6）式中：、分别为、的拉式变换；为转向助力缸的总泄漏系数。上述简化分析即可得出负载流量、负载压力与左右侧转向力缸的位移和的简化拉式变换关系式。4.2传递函数简化及分析对电液伺服转向系统的阀控双转向助力缸的简化模型即式可画出框图如图421所示。对于简化模型框图做如下分析处理：1、对上图所示的阀控双转向助力缸频域框图，消除中间变量，求得阀芯输入位移和转向阻力矩同时作用时轮胎的转向角度；2、对于伺服比例阀控制双转向助力缸的系统而言，由于控制阀采用的伺服比例阀零位的流量压力系数比较小，且助力缸的内外泄露也比较小，所以总流量压力系数很小，虽然转向机构有一定的粘性阻尼力，但相乘后数量级仍然很小，也就是说由转向系统粘性阻尼力引起的泄漏流量而产生的轮胎转动角速度一般是很小的可以忽略不计；3、把系统分解为典型环节后，再将传递函数简化成一阶惯性环节和二阶振荡环节后，转化为标准的公式。标准的公式： （4-7）为液压系统泄漏的总压力增益；为一阶惯性环节的转折频率；为一阶惯性环节的微分频率。对于转向系统的等效刚度和转向系统中液压弹簧产生的扭转刚度而言，当它们的关系满足或者两种特殊情况时，可以对公式进行相应的简化，讨论如下：(1) 的情况当出现时，也就是说液压弹簧产生的扭转刚度相对于转向机构部分的等效刚度而言是很小的，转向机构部分的等效刚度起主导作用，则有如下近似：（4-8）(2) 的情况当出现，也就是说转向机构部分的等效刚度相对于液压弹簧产生的扭转刚度而言是很小的，液压弹簧产生的扭转刚度起主导作用，则有如下近似：（4-9）4.3频率响应分析对于阀控双转向助力缸的频率响应而言，与相应控制环节的基本参数有关如比例系数和转折频率等，故需对这些参数进行分析，以明确各参数对系统稳定性、快速性和精度的影响。可以把阀控双转向助力缸简化模型框图理解为一个小的系统，实际它是一个具有反馈的闭环系统，则存在稳定性的问题，那么对于上节转角的标准公式所示的三阶系统的传递函数而言，其分母的特征方程根系数是满足劳斯判据的，所以阀控双转向助力缸的转向系统总是稳定的，而对于比例系数：（4-10）通过分析得出以下结论：1、比例系数Ka直接影响系统的稳定性、快速性和精度，提高比例系数可以提高系统的响应速度和精度，但是会降低系统的稳定。2、对于比例系数而言，选择伺服比例阀时较大的流量增益和较小的流量压力系数会使增益增大以提高快速性和精度，从液压的概念而言，即伺服比例阀开较小的阀口即能通过较大的流量，其通流能力较大，而且此时由于流量压力系数较小即可理解为在一定压差下泄漏流量较小，故而可以使伺服比例阀控制的执行器两腔压力变化灵敏，即会快速产生较大的驱动力，进而提高其快速性和精度。3、考虑伺服比例阀的性能参数因素和转向机构因素时，比例系数最值出现在右转到极限位置且伺服比例阀处在零开口时，所以此时的稳定性最差，但精度最高。4、综上所述，影响比例系数Ka的因素有转向液压缸作用于转向节臂上的铰接点到转向主销的距离、转向助力缸无杆腔和有杆腔面积、伺服比例阀流量增益和流量压力系数、左右侧轮胎等结构的等效刚度、左右侧转角的比例因子。对于转向系统而言，一般系统的转角都较大，那么对于大转角时，轮胎与地面的力学特性，仅开始小角度存在刚度特性，随后就是摩擦转矩，即在较大角度时不存在刚度特性或者说刚度极小，仅表现为摩擦转矩，则此时对于传递函数式而言，其一阶惯性环节就蜕化为积分环节，此时的特性由液压弹簧起主导作用。最后通过对误差进行了分析，由于转向角度相对转向助力缸位移的比例系数，会随着转向系统的位置变化而变化，当其余参数不变时，转向系统转到左侧极限位置时稳态误差最小，转到右侧极限位置时稳态误差最大。4.4本章小结本章主要对电液伺服转向液压控制系统数学模型进行性能分析，首先进行控制系统简化，然后对系统的传递函数以及频率响应等得出分析结果。第五章 结论设计了一套应用伺服比例阀实现的具有伺服转向、电液锁定、应急手动和安全保护功能的电液伺服转向系统，具有很好的转向性能，设计了一种变增益的控制策略可以进一步改善电液伺服转向系统的跟踪精度，这一套应用伺服比例阀的电液伺服转向系统，特别适用于大型轮式车辆，且具有很好的转向性能。致谢本次液压控制系统分析论文是大学时光头一次较为正规的论文分析，由于本人液压知识水平非常有限，且对于原文的理解和认知远远不够，深知自己这篇分析论文可能根本不配叫做分析论文，由于分析水平与理解水平不够，所以自己尽可能的让论文的排版有一个较为健全的结构，让论文看起来尽可能的美观一点！最后，感谢张老师和液压、机电同学的陪伴，望老师海涵！参考文献杜恒，大型轮式车辆油气悬架及电液伺服转向系统研究，浙江大学，博士学位论文李运华、杨丽曼，电液伺服系统的二阶滑模控制算法研究，机械工程学报，2005. 3月 第41卷第3期转向系统试验台负载单元的研究与开发四轴重型车辆电控液压全轮转向系统研究_郑凯锋基于总线网络的多轮驱动工程车辆转向系统建模_袁海斌基于力矩反馈位置差型线控液压转向系统控制_刁秀永基于电液伺服及反馈系统的拖拉机转向控制研究_魏延富工程车辆线控转向电液比例控制系统数字校正_罗士军 (1)多轴车辆转向系统神经网络控制算法研究_庞文杰电液伺服汽车转向系统试验台