五、频率响应分析阀控液压缸对指令输入和对干扰输入的动态特性由相应的传递函数及其性能参数确定。频率响应：以没有弹性负载为例，分析伯德图；1、幅频特性；系统对正弦信号的输入，输出的幅值比；2、相频特性；系统对正弦信号的输入，输出的相位差；稳定性；稳定性的判别方法.采用频率响应分析便于对系统的特性设计和调整.(一)没有弹性负载时的频率响应分析1、对指令输入Xv的频率响应系统传函结构对指令输入Xv的动态响应特性由传递函数式(3—20)表示，由比例、积分和二阶振荡环节组成；主要的性能参数：速度放大系数K/A；液压固有频率ω；液压阻尼比ζ。qphh2、传函各分量伯德图绘制及特性采用对数和等比坐标，将复杂的系统性能的描述，简化成简单的图形表述和分析。典型环节的伯德图及其物理意义：系统输入信号为正弦时，系统输出信号与输入信号的幅值比与输入频率之间的关系；比例环节，相当于杠杆放大；积分环节，相当于油缸位移对阀口输入的响应；惯性环节，相当于推动质量；二阶环节，相当于弹簧质量系统对输入的响应；123、对指令输入Xv系统伯德图的绘制和分析伯德图的绘制图3—3采用代数叠加法，纵坐标采用对数坐标，横坐标采用等比坐标，将曲线改成直线，便于绘制相应系统的伯德图伯德图的分析1）稳定性采用幅值裕量和相位裕量评判方法；2）速度放大系数K/Aqp速度放大系数影响曲线的上下平移；3）穿越频率ωc穿越频率可以判断系统的快速性；4）转折频率ωh转折频率影响影响系统的稳定性。4、动力元件各参数对系统的影响1）速度放大系数K/Aqp液压缸活塞的输出速度与阀的输入位移成比例，比例系数K/A即为速度放大qp系数(速度增益)。表示阀对液压缸活塞控制的灵敏度。速度放大系数直接影响系统的稳定性、响应速度和精度。3提高速度放大系数：提高系统的响应速度和精度，但使系统的稳定性变坏。放大系数随阀的流量增益变化而变化。在零位工作点，阀的流量增益Kq最大，而流量—压力系数Kc最小，所以系统的稳定性最差。2）液压固有频率（1）液压固有频率计算液压固有频率ω：负载质量与液压缸工作腔中的油液压缩性所形成的液压弹簧相h互作用。液压弹簧Kh假设：液压缸是无摩擦无泄漏的，两个工作腔充满高压液体并被完全封闭；如图3—4所示。液体压缩性—活塞位移—一腔压力升高—另一腔的压力降低，分别为：被压缩液体产生的复位压力为：被压缩液体产生的复位力与活塞位移成比例，压缩液体的作用相当于一个线性液压弹簧，其刚度称为液压弹簧刚度。由式(3—38)得总液压弹簧刚度为：4它是液压缸两腔被压缩液体形成的两个液压弹簧刚度之和。讨论K：hi：活塞在液压缸中部液压弹簧刚度最小。当活塞处在液压缸两端时，或，接近于零，液压弹簧刚度最大。V1V2Ii：稳态下这个弹簧刚度不存在。动态时，在一定的频率范围内泄漏来不及起作用，相当于一种封闭状态。液压弹簧应理解为动态弹簧而不是稳态弹簧。Iii：液压弹簧与负载质量相互作用构成一个液压弹簧—质量系统，该系统的固有频率(活塞在中间位置时)为：通常取活塞在中间位置计算液压固有频率，（2）液压固有频率ω作用h液压固有频率表示液压动力元件的响应速度。w最低，伯德图二阶振动左移，系统h稳定性最差。通常是整个系统中最低的频率，制约液压伺服系统的响应速度。（3）提高液压固有频率的方法I：增大液压缸活塞面积Ap。但ω与Ap，不成比例关系；h负载流量增大了，使阀、连接管道和液压能源装置的尺寸重量也随之增大。活塞面积主要是由负载决定的；采用增大Ap办法来提高ω，但Vt也增加，效果不好。hIi：减小总压缩容积Vt，减小液压缸的无效容积和连接管道的容积。阀靠近液压缸，装在一起。液压执行元件型式的选择原则：长行程、输出力小时可选用液压马达，驱动方式；短行程、输出力大时可选用液压缸。iii：减小折算到活塞上的总质量mt折算到活塞上的总质量m包括：活塞质量、负载折算到活塞上的质量、液压缸t两腔的油液质量、阀与液压缸连接管道中的油液折算质量。负载质量由负载决定，改变的余地不大。连接管道细而长时，管道中的油液质量对m的影响不容忽视。t5折算到液压缸活塞上的等效质量：—管道过流面积，—管道中油液的总质量。am0短粗的管道更为有利。Iv：提高油液的有效体积弹性模量β。eβ难确定。受油液中空气的影响最为严重，应尽量减少混入空气；e避免使用软管。一般取β＝(700～1400)MPa。e3)液压阻尼比ζh（1）液