液压伺服和比例控制系统历年试题

液压伺服和比例控制系统历年试题 科液压伺服及比班 姓 学 时120分钟 目 例控制系统 级 名 号 间 燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 1 页 题号 一 二 三 四 五 六 总分 分数 一、 基本概念题：（20分） 1、负载特性 2、瞬态液动力 3、 液压动力元件 4、机械液压伺服系统 二、 简答题：（8+8+9=25分） 1、 如何提高液压固有频率？ 2、 滞后校正的主要作用是什么？ 3、 液压伺服系统是有哪几部分元件构成的？各自的特点是什么？ 三、 推导题：（10+5=15分） 1、 试推导滑阀静态特性方程。 2、 试推导零开口四边滑阀的最大功率点？ 四、 回答下列问题：（10+5=15分） 1、 阀的三个系数对液压伺服系统的性能有何影响？ 2、 写出力反馈式电液伺服阀的传递函数，并说明其应用条件？ 燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 2 页 五、如图所示机液伺服系统，阀的流量增益为Kq，流量--压力系数 ,eKc，活塞面积Ap，总压缩容积Vt，油的有效体积弹性模数，写出 系统的基本方程。（10分） P0Psxi L1 xv L2 xLKsxpML 六、试判断如下图所示速度控制系统的稳定性，并选定适当的校正方 法使本系统正常工作？（15分） 工作台输入信号放大器伺服阀 -液压马达 测速机 系统原理图 ,,663060，101.25，10,m220.05s2，0.5s2，0.94，s，1，s，122-600600388388 0.1753 测速机升速齿轮 系统方块图 燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 3 页 燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 4 页 燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 5 页 燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 6 页 科液压伺服及比班 姓 学 时目 例控制系统（开级 名 号 间 100分钟 卷） 燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 1 页 题号 一 二 三 四 五 总分 分数 五、 基本概念题：（20分） 1、液压放大元件 2、稳态液动力 3、液压固有频率 4、液压动力元件与负载的匹配 六、 简答题：（6+6+6+6=24分） 4、 射流管阀的主要特点是什么？ 5、 电液伺服系统有哪些校正？ 6、 什么是理想滑阀？什么是实际滑阀？ 7、 液压伺服系统是有哪几部分元件构成的？ 七、 推导题：（30分） 3、 试推导四通阀控液压缸连续性方程。 4、 试推导零开口四边滑阀的最大功率点？ 5、 写出电液位置伺服系统各组成元件的基本方程？ 八、 回答下列问题：（10+10=20分） 3、 液压伺服系统常用液压能源的形式有哪几种？画出其原理图。 4、 什么是阀的三个系数，为什么说它们对系统的性能有极大影 响？ 燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 2 页 五、已知阀控缸动力机构如图，假定：活塞处于中位，忽略缸体质量， 液压缸内外泄漏和粘性摩擦影响。写出该动力机构的基本方程。（6分） 燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 3 页 燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 4 页 燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 5 页 燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 6 页 液压伺服与比2005年科班姓 学 时 例控制系统 12月 目 级 名 号 间 燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 1 页 题号 一 二 三 四 总分 分数 一、简要回答下面的问题（共36分，每题6分） 1、电液伺服阀有哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 2、伺服阀的流量增益Ksv与滑阀的流量增益Kq有何区别？ 3、液压伺服系统中液压阻尼比ξ影响因素有哪些？提高液压阻尼比的简单方法h 有哪几种？ 4、液压弹簧刚度定义，如何理解液压弹簧刚度是一种动态刚度。 5、径向间隙对实际零开口滑阀静态特性有哪些影响？ 6、伺服系统的定义是什么？液压伺服控制系统的组成主要有哪几部分？ 燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 2 页 燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 3 页 二、计算分析题（共24分） -421、阀控液压缸系统，液压缸面积Ap = 150×10m，活塞行程L = 0.8m，阀至 -42液压缸的连接管道总长度l = 2m，管道截面积a = 1.77×10m，负载质量m = t -1232000kg，阀的流量—压力系数K = 5.2×10m/s?Pa。试求液压固有频率ω和ch 3液压阻尼比ζ。计算时取βe = 700MPa，ρ=870kg/m。（12分） h 2、有一四边滑阀控制双作用液压缸，直接拖动负载作简谐运动。已知供油压力 5p = 210×10Pa，负载质量m = 500kg，负载位移规律为x = x? sinωt，其中stpm负载移动的最大振幅x = 10cm，角频率ω = 20 rad/s。试根据最佳负载匹配原则m 求液压缸有效工作面积和四边阀的最大开口面积Wx。计算时取C = 0.62，ρvmd 3=870kg/m。（12分） 燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 4 页 三、推导理想零开口四边滑阀静态特性。要求：（20分） （1）、推导出负载流量表达式，依据负载流量表达式求出滑阀的三个阀系数。 （2）、推导说明为什么可以用中位泄漏流量曲线来确定阀的零位流量-压力系数Kc。 燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 5 页 四、根据图示典型电液位置控制系统原理图，设伺服放大器增益为K，力传感a器增益为K，负载为弹簧质量阻尼系统（参数：质量mt，弹簧刚度K，阻尼Bp）f 试推导出各个环节动态方程，并依据方程画出控制方框图，并列出其在简化条件 下的闭环传递函数。（20分） U + r 伺服放大器 电液伺服阀 K - Uf mt Bp Xp 燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 6 页 科液压伺班 姓 学 时2006年11目 服与比级 名 号 间 月4日 例控制 系统 燕山大学试卷 密 封 线 共 7 页 第 1 页 题号 一 二 三 四 五 六 七 总分 分数 一、简要回答以下问题（共20分，每小题4分） 1、为什么有些滑阀的阀口开方孔，而又有些开圆孔？为什么这些节流窗口都必 须对称分布？。 2、简述提高液压固有频率的方法？ 燕山大学试卷 密 封 线 共 7 页 第 2 页 3、比例阀有哪几种基本类型？ 4、在确定执行元件的规格时，对位置和速度控制系统为什么要限定P(负载L 2 3压力)?P(供油压力)？在力控制系统中是否受此限制？为什么？ S 燕山大学试卷 密 封 线 共 7 页 第 3 页 5、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？ 二、控制双出杆油缸的零开口四通滑阀，全周开口，阀芯直径d＝12mm，供油 ,2,6,,1.4，10p.sar,5，10m压力P＝4MP，动力粘度，径向间隙，流量系数sa 3,C＝0.62，油液密度＝900kg/m。（1）计算阀的三个零位阀系数（其中压力增d 益K和压力流量系数K按计算）；（2）如果负载压力P＝2.6MP，p0c0La负载流量Q＝16L/min，计算三个阀系数。（10分） L 燕山大学试卷 密 封 线 共 7 页 第 4 页 三、有一四边阀控制的双作用缸，直接拖动负载做简谐运动。已知：供油压力 5Ps＝210×10P，负载质量m=400Kg，负载位移规律为X=Xmsinωt，负载移动atp－2的最大振幅X=6×10m，角频率ω＝35rad/s，试根据最佳负载匹配求液压缸m3面积和四边阀的最大开口面积WX。计算时，取C=0.62，ρ＝870Kg/m。（15vmd分） ,63D,6，10m/radm四、有一阀控液压马达系统，已知：液压马达的排量为，马 ,43q,6.66，10m/sn达容积效率为95％，额定流量为，额定压力为 435,P,140，10PaV,3，10mtn，高低压腔总容积。拖动纯惯性负载，负载转动 22J,0.2K,mK,4m/stgq惯量为，阀的流量增益，流量压力系数 ,1638K,1.5，10m/s,P,,7，10Peaca。液压等效容积弹性模量。试求出以阀芯位移为输入，液压马达转角为输出的传递函数。（10分） 燕山大学试卷 密 封 线 共 7 页 第 5 页 五、有外反馈机液伺服系统如图所示，输入量为X，输出量为X，负载质量为ipM，反馈杠杆比为1:1，略去液体的压缩和泄漏，试写出系统的基本方程，画出 方块图，并导出系统的闭环传递函数X/X。(15分) pi iXPs P0=01 vX 1 XpMA 燕山大学试卷 密 封 线 共 7 页 第 6 页 六、一电液速度控制系统原理图如图所示，已知伺服放大器的流量增益为K，a电液伺服阀的增益q/I=K（电液伺服阀可看成比例环节），其中q为伺服阀的0sv0空载流量，I为输入伺服阀的电流，速度反馈传感器的增益为K，并假定负载fv仅为惯性负载，质量为m，试建立系统的数学模型，并分别求出未加校正和加t 滞后校正后的开环传递函数以及画出不加校正和加滞后校正后的系统开环频率 特性波德图。(15分) .速度信号电压＋,m液压马伺服放大器伺服阀达 - 速度 传感器 燕山大学试卷 密 封 线 共 7 页 第 7 页 七、一驱动力系统如图所示，已知伺服放大器的增益为K，电液伺服阀的增益aX/I=K，可看成是比例环节，力反馈传感器的增益为K，并假定负载为质量、vsyfp弹性和阻尼，试建立系统的数学模型，并画出系统的方框图。(15分) +syUrK Ka伺服阀-Uf fpKKC MA B 科液压伺班 姓 学 时2007年5目 服与比级 名 号 间 月17日 例控制 系统 燕山大学试卷 密 封 线 共 7 页 第 1 页 题号 一 二 三 四 五 六 七 总分 分数 二、简要回答以下问题（共20分，每小题4分） 1、为什么有些滑阀的阀口开方孔，而又有些开圆孔？为什么这些节流窗口都必 须对称分布？。 2、简述提高液压固有频率的方法？ 燕山大学试卷 密 封 线 共 7 页 第 2 页 3、电液伺服阀有哪几种基本类型？ 4、在确定执行元件的规格尺寸时，对位置和速度控制系统为什么要限定P(负载L 2 3压力)?P(供油压力)？在力控制系统中是否受此限制？为什么？ S 燕山大学试卷 密 封 线 共 7 页 第 3 页 5、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？ 二、控制双出杆油缸的零开口四通滑阀，全周开口，阀芯直径d＝12mm，供油 ,2,6,,1.4，10p.sar,5，10m压力P＝4MP，动力粘度，径向间隙，流量系数sa 3,C＝0.62，油液密度＝900kg/m。（1）计算阀的三个零位阀系数（其中压力增d 益K和压力流量系数K按经验公式计算）；（2）如果负载压力P＝2.6MP，p0c0La负载流量Q＝16L/min，计算三个阀系数。（10分） L 燕山大学试卷 密 封 线 共 7 页 第 4 页 三、有一四边阀控制的双作用缸，直接拖动负载做简谐运动。已知：供油压力 5Ps＝210×10P，负载质量m=400Kg，负载位移规律为X=Xmsinωt，负载移动atp－2的最大振幅X=6×10m，角频率ω＝35rad/s，试根据最佳负载匹配求液压缸m3面积和四边阀的最大开口面积WX。计算时，取C=0.62，ρ＝870Kg/m。（15vmd分） ,63D,6，10m/radm四、有一阀控液压马达系统，已知：液压马达的排量为，马 ,43q,6.66，10m/sn达容积效率为95％，额定流量为，额定压力为 435,P,140，10PaV,3，10mtn，高低压腔总容积。拖动纯惯性负载，负载转动 22J,0.2K,mK,4m/stgq惯量为，阀的流量增益，流量压力系数 ,1638K,1.5，10m/s,P,,7，10Peaca。液压等效容积弹性模量。试求出以阀芯位移为输入，液压马达转角为输出的传递函数。（10分） 燕山大学试卷 密 封 线 共 7 页 第 5 页 五、有外反馈机液伺服系统如图所示，输入量为X，输出量为X，负载质量为ipM，反馈杠杆比为1:1，略去液体的压缩和泄漏，试写出系统的基本方程，画出 方块图，并导出系统的闭环传递函数X/X。(15分) pi iXPs P0=01 vX 1 XpMA 燕山大学试卷 密 封 线 共 7 页 第 6 页 六、一电液速度控制系统原理图如图所示，已知伺服放大器的流量增益为K，a电液伺服阀的增益q/I=K（电液伺服阀可看成比例环节），其中q为伺服阀的0sv0空载流量，I为输入伺服阀的电流，速度反馈传感器的增益为K，并假定负载fv仅为惯性负载，质量为m，试建立系统的数学模型，并分别求出未加校正和加t 滞后校正后的开环传递函数以及画出不加校正和加滞后校正后的系统开环频率 特性波德图。(15分) .速度信号电压＋,m液压马伺服放大器伺服阀达 - 速度 传感器 燕山大学试卷 密 封 线 共 7 页 第 7 页 +syUrK Ka伺服阀-Uf fpKKC MA B七、一驱动力系统如图所示，已知伺服放大器的增益为K，电液伺服阀的增益aX/I=K，可看成是比例环节，力反馈传感器的增益为K，并假定负载为质量、vsyfp弹性和阻尼，试建立系统的数学模型，并画出系统的方框图。(15分) +syUrK Ka伺服阀-Uf fpKKC MA B