圖書簡介:
本書內容包括緒論、動力學系統及反饋控制、液壓控制系統原理與結構、液壓控制元件、液壓動力元件、機液伺服控制系統、電液伺服控制閥、電液控制系統動態設計和液壓控制系統設計等九部分。
本書以幫助讀者建立實用的液壓控制專業基礎和培養設計思想作為成書目標,採用了具有較強實用性和工程實踐性為特色的撰寫方式。
本書主要特色:依據認知規律設計本書的內容總體結構,內容闡述直白且直觀;注重專業基礎知識掌握與能力培養,突出強調工程實踐性;選材納入了當今相關行業領域的科技發展新成果,注重新方法和新手段的套用。
本書面向高等院校機械工程、機電工程、控制工程類專業用作教材;同時它也是一本專業工程技術書,為相關行業領域廣大工程技術人員服務。
前言
本書是一本面向大學高年級學生的高校專業課程教材; 同時它也是一本專業工程技術書,服務於廣大工程技術人員。本書將幫助讀者建立實用的專業基礎和培養設計思想作為成書目標,採用了具有較強實用性和工程實踐性的撰寫方式,內容安排難度定位適中,詳略得當。不追求理論闡述深度和公式推導嚴密、詳盡。
作者在寫作過程中始終貫徹兩個基本宗旨: 寫一本容易理解的書; 寫一本實用性強的書。
本書主要特色有以下幾個方面:
1. 依據認知規律設計總體結構,闡述直白與直觀。
依據人類認知規律規劃章節,組織章節內容及其遞進關係。合理安排論述深度。多用啟發式文字敘述方式,文字敘述直白易懂。多用圖示輔助表達,生動直觀,提高閱讀效率。
2. 注重基礎知識掌握與能力培養,突出工程實踐性。
以液壓控制系統理論為主題,向前延伸了基礎理論至經典控制理論與系統動力學。強化系統動力學的觀念與方法,強調經典控制理論的基礎作用。將系統動力學的思想與觀念貫穿全書各個部分。注重依據系統動力學理論簡化系統模型,以便獲得簡單、深刻的結論。
書中內容取捨與案例選取均強調聯繫工程實際。將多作動器系統的工程設計思想與方法編入本書,培養讀者處理實際工程問題的能力與素質。
3. 選材納入科技發展新成果,注重新方法和新手段套用。
在人才培養與時俱進的理念指導下,將科技發展的新成果,如將直驅閥、容積直驅控制等新內容納入本書。在系統分析與綜合手段和方法方面,採用MATLAB軟體作為控制系統分析與設計平台,在書中將計算機控制、計算機仿真分析等與液壓控制相結合。
與Merritt先生的觀點一樣,閱讀和學習液壓控制系統需要的主要基礎是控制理論。因此為了易於液壓控制系統講述和理解,書中簡明綜述了經典控制理論的相關內容。若讀者在液壓技術方面具有一定基礎,將會對於理解書中內容有所幫助。若是更深入理解液壓控制的特性,液壓基礎則凸顯重要性。
作者任企業產品開發設計師多年,前期以機械設計為主,從事車輛機液一體化綜合動力傳動系統設計開發; 後期以液壓設計為主,從事液壓傳動系統和液壓控制系統設計,期間設計與自製了一些專用的液壓元件如泵、閥、馬達等。長期產品設計工作使作者養成了一些思維和工作習慣,必然會體現在這本書上,因而期望通過這本書能夠與工程技術人員產生共鳴。
後來,作者從企業界轉到教育界,從事教學工作,選用過國內一些教材,也用Merritt的英文書作教材為本科生和碩士生授課,並開始寫講義。多年後有了將講稿變成一本書的計畫。但這個計畫進展很慢,客觀原因是時間不足。一年前,作者可以將更多的時間用在這本書稿上,寫書的工作快了很多。誠實地說,這本書稿與作者的理想尚有距離,本著共享素材和方便教學工作的目的,將書稿付印,歡迎讀者、同仁、學友、師長多多批評指正。另外,本教材配有PPT課件,如需要也可以與作者聯繫。
參考文獻在書中多數非直接引用,多用作啟示和指導。它們多反映在書中的思想方法等方面,屬於道同。為了便於讀者進行延伸閱讀,參考文獻按章列出。匆忙之中,想必定會有曾對作者有重要影響的文獻資料遺漏了,這裡一併對文獻作者的貢獻表示感謝!
碩士生馮洋、趙雲靜、劉學哲協助作者勘查了文字錄入錯誤,這裡表示感謝。
本書的出版還要特別感謝師長和同仁們給予我的支持與幫助!感謝清華大學出版社編輯們細緻與辛勤的工作。最後,感謝家人的理解與支持,我才能挪用一些陪伴家人的時間寫書稿。
常同立
2014年7月
目錄
第1章緒論
1.1開環液壓控制與閉環液壓控制
1.1.1用電磁換向閥構建的液壓控制系統
1.1.2用比例電磁閥構建的液壓控制系統
1.1.3用電液伺服閥構建的液壓控制系統
1.1.4開環控制與閉環控制的比較
1.2液壓控制系統分類
1.3液壓反饋控制的特點
1.3.1液壓反饋控制優點
1.3.2液壓反饋控制缺點
1.4液壓控制發展歷程及趨勢
1.4.1發展歷程
1.4.2發展趨勢
1.5液壓控制的套用
1.5.1套用分析
1.5.2幾個典型液壓控制套用案例
1.6本章小結
思考題與習題
主要參考文獻
第2章動力學系統及反饋控制
2.1動力學系統及其研究方法
2.1.1一個簡單的動力學系統
2.1.2另一些類型動力學系統
2.2反饋控制原理
2.2.1反饋控制系統工作原理
2.2.2反饋控制系統構成
2.2.3反饋控制系統分類與性能
2.2.4線性系統的疊加性
2.3控制系統數學建模與模型化簡
2.3.1建模方法
2.3.2模型線性化
2.3.3模型化簡
2.4控制系統穩定性
2.4.1穩定性概念
2.4.2時域穩定性分析方法
2.4.3頻域穩定性分析方法
2.5控制系統準確性
2.5.1系統模型
2.5.2穩態誤差
2.5.3動態誤差
2.5.4跟蹤誤差
2.6控制系統快速性
2.6.1時域快速性分析
2.6.2頻域快速性分析
2.7控制系統校正
2.7.1串聯校正
2.7.2並聯校正
2.8連續系統方法設計數字控制器
2.8.1設計問題描述
2.8.2數字控制器設計步驟
2.8.3設計假想的連續系統控制器
2.8.4確定採樣周期
2.8.5離散為數字控制器
2.8.6數字控制器算法
2.8.7數字控制器校驗
2.9本章小結
思考題與習題
主要參考文獻
第3章液壓控制系統原理與結構
3.1機械液壓伺服系統
3.1.1工作原理
3.1.2機液伺服機構系統結構分析
3.2電液伺服閥控伺服系統
3.2.1工作原理
3.2.2作動器系統結構分析
3.2.3閥控速度伺服系統和力伺服系統
3.2.4閥控系統特點
3.3泵控伺服系統
3.3.1工作原理
3.3.2系統結構分析
3.3.3泵控系統特點
3.4本章小結
思考題與習題
主要參考文獻
第4章液壓控制元件
4.1概述
4.1.1液壓控制元件分類
4.1.2滑閥分類
4.2四通滑閥
4.2.1四通滑閥靜態特性分析
4.2.2線性化流量方程及閥係數
4.2.3滑閥的作用力
4.2.4閥控系統的功率及效率
4.3三通滑閥
4.3.1三通滑閥的靜態特性
4.3.2線性化流量方程及閥係數
4.4三通滑閥與節流孔組合
4.4.1工作原理及設計方案
4.4.2靜態特性分析
4.5雙噴嘴擋板閥
4.5.1工作原理及設計方案
4.5.2靜態特性分析
4.5.3擋板液流力
4.6射流管閥
4.6.1結構與工作原理
4.6.2靜態特性分析
4.7控制用液壓泵
4.7.1控制用液壓泵排量分析
4.7.2控制用液壓泵泄漏與阻力矩
4.7.3控制用定量泵
4.7.4控制用變數泵
4.8本章小結
思考題與習題
主要參考文獻
第5章液壓動力元件
5.1概述
5.2四通閥控對稱缸
5.2.1基本假設
5.2.2數學建模
5.2.3方塊圖與解表達式
5.2.4模型化簡與模型分析
5.3四通閥控液壓馬達
5.3.1基本假設
5.3.2數學模型
5.3.3四通閥控馬達動力元件的特點
5.4三通閥控非對稱缸
5.4.1基本假設
5.4.2數學模型
5.4.3三通閥控非對稱缸動力元件的特點
5.5四通閥控非對稱缸
5.5.1基本假設
5.5.2數學模型
5.5.3四通閥控非對稱缸動力元件的特點
5.6變轉速泵控對稱缸
5.6.1基本假設
5.6.2數學模型
5.6.3變轉速泵控對稱缸動力元件的特點
5.7變排量泵控液壓馬達
5.7.1基本假設
5.7.2數學模型
5.7.3變排量泵控液壓馬達動力元件的特點
5.8液壓動力元件驅動能力
5.8.1閥控液壓動力元件驅動能力
5.8.2泵控液壓馬達動力元件驅動能力
5.9本章小結
思考題與習題
主要參考文獻
第6章機液伺服控制系統
6.1機液位置伺服控制系統分析
6.1.1反饋比較機構
6.1.2系統分析
6.1.3機液伺服控制系統設計要點
6.2實例分析
6.2.1動力轉向機液伺服機構
6.2.2電液伺服閥內機液伺服系統
6.3本章小結
思考題與習題
主要參考文獻
第7章電液伺服控制閥
7.1電液伺服閥
7.1.1雙噴嘴擋板力反饋電液伺服閥
7.1.2滑閥式直接反饋兩級伺服閥
7.1.3射流管力反饋流量電液伺服閥
7.1.4三級流量電液伺服閥
7.2直驅閥
7.2.1結構與原理
7.2.2系統分析
7.2.3直驅閥特點
7.3產品特性描述、選型方法
7.3.1產品性能描述
7.3.2選型方法
7.3.3使用維護常識
7.4本章小結
思考題與習題
主要參考文獻
第8章電液控制系統動態設計
8.1概述
8.1.1電液伺服控制系統分類
8.1.2模擬電液控制系統
8.1.3數字電液控制系統
8.1.4複雜電液控制系統
8.2位置伺服系統動態設計
8.2.1閥控電液位置伺服系統
8.2.2變轉速泵控位置伺服系統
8.2.3位置控制系統校正
8.3速度控制系統動態設計
8.3.1閥控速度伺服控制系統
8.3.2泵控速度控制系統
8.4力控制系統動態設計
8.4.1力控制系統
8.4.2液壓動力元件
8.4.3力控制系統分析
8.5本章小結
思考題與習題
主要參考文獻
第9章液壓控制系統設計
9.1一般設計流程
9.2方案設計
9.2.1明確設計任務
9.2.2擬定控制方案,繪製系統原理圖
9.3負載分析計算
9.3.1典型負載與負載模型
9.3.2負載折算
9.4閥控系統參數計算
9.4.1閥控系統參數計算
9.4.2確定液壓控制閥的參數及選型
9.5泵控系統參數確定
9.5.1泵控系統參數計算
9.5.2控制用液壓泵參數及選型
9.6反饋元件和信號放大器等選型與設計
9.6.1確定反饋元件及其放大器
9.6.2電子伺服放大器選型
9.6.3數字控制器及轉換器
9.6.4電源
9.7液壓源設計
9.7.1液壓源的作用
9.7.2液壓源類型選擇
9.7.3液壓源與液壓控制系統的匹配
9.7.4工作液污染度控制與過濾
9.7.5工作液加溫與冷卻
9.8本章小結
思考題與習題
主要參考文獻
附錄A方塊圖變換
附錄BMATLAB控制系統仿真分析指令
附錄CISO4406
附錄DNAS1638
附錄E術語中英文對照