一种液压伺服系统中阀门死区的控制方法

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1、学兔兔www.xuetutu.com务l匐化一种液压伺服系统中阀门死区的控制方法AvalvedeadbandcontroImethodofhydraulicservocontro_system张兴友ZHANGXing．you(重庆三峡职业学院。重庆404155)摘要：液压伺服系统中比例方向阀的死区非线性特征严重PIlaU了系统的动态性能及其控制精度。本文采用一种阀门死区非线性模型辨识方法，确定阀门的死区参数；然后提出了一种将传统PID与阀门死区控制补偿相结合(阀门死区参数作为控制补偿依据)的控制方法，从而提高系统

2、的动态性能。仿真结果表明本文所采用的控制策略有效。关键词：液压伺服系统；控制补偿；死区非线性；PID；动态性能中图分类号：TP273文献标识码：B文章编号：1009—0134(2012)10(下)一0135—03Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2012．10(下)．410引言通常情况下，a≠b，(v)与(v)的斜率也不相等。其阀门死区非线性的解析式为：目前，在液压伺服系统中，执行元件的死区非线性特征普遍存在，其很大程度上限制了伺服f／=(V)ifV(f)≥b系统的控制性能u。如从液压元件

3、的制造过程中u(t)=厂(v(f))={0if一口

4、型辨别方法，确定其死区参数，并提出了一种将PID与阀门死区控制补偿相结合的控制策略，液压元件的死区参数作为控制依据，经过仿真分析，该控制方法有效提高了系统的控制性能。图2比例方向阀的控制原理图1比例方向阀的死区模型比例方向阀的中位一般都有重叠，因而，当以比例滑阀为例，在没有指令输入时，其阀芯通过中位时，在一定范围内，阀门对输入信阀芯处于中位，位移为0；当比例滑阀的中位机号无相应的输出，即为阀门死区非线性特征。如能处于关闭或者正遮盖状态时，比例阀阀芯移动图l所示。的位移将大于阀芯开口宽度；于是，当阀芯过中位时，则会

5、产生阀门控制死区非线性现象。2．2比例阀死区辨识方法由文献[1]，对REXORTH的DN6的比例阀b_、进行开环实验，对比例阀输入一10～10V的控制信号时，其比例阀阀门输出端口的压力变化如图3、图4所示。图1阀门中位死区非线性如图3所示，当阀门控制信号为一10～一2V时，收稿日期：2012-08-29作者简介：张兴友(1966一)，男，高级工程师，副教授，学士，研究方向为液压技术、机械设计与制造。第34卷第1O期2012-10(下)[1351学兔兔www.xuetutu.coml訇似比例阀阀芯全开，其输出端口压

6、力为油箱压力。少因死区原因产生的控制延时，提高系统的动态当阀芯开始移动，阀门处于节流状态，控制信号性能，提高系统的控制进度。其控制原理图如图5逐渐减小至0，阀门输出端口压力开始上升(忽所示。较传统的PID控制方法，本系统增加了一略到阀门因泄露原因产生的影响)；当控制信号过个克服执行元件死区非线性的补偿量，的作b点时，阀门端口压力发生突变，可估算出阀门用条件由执行元件的死区参数以及系统控制误差右部控制死区数值为b点控制信号电压值。同样，共同决定。针对图4，阀门左部控制死区数值为a点控制信号电压值。图5死区补偿+PI

7、D控制策略原理图alel≤时，=0。当P>P嘶时；若xc>0，=b，若鼍<0时，=口·b，其中，口为放大系数，一般1<口<1．5。当P<一i时；若>0，=一a，若<0，=一·以，其中，为放大系数，一般1<<1．5。死区补偿器对PID控制器进行修正，从而得到补偿控制率的表达式为：图3阀门控制信号与指令信号关系图(右半部)0≤Cmi“(Xc)-bP>Cmi，>0Xd=(一xc)··bP>Cmi，<0(2)一M(一)·口e<一Cmi，>0一“()·．日P<一emin，<0其中，(·)为符号函数，a，b为比例阀死区的左右

8、范围。其系统的控制输出为：+(3)3．2仿真图4阀门控制信号与指令信号关系图(左半部)某伺服控制系统，其执行元件比例阀死区参数：a=2，b=l；其中，整个被控对象简化为一二阶3PID+死区补偿控制策略系统模型：．：!；按照图5的控制结构，控3．1死区补偿控制+7+8．9制器由式(2)、(3)得到。系统采用matlab7．0进在伺服控制系统中，由于执行元件的死区非线性特征，