对空心液压缸同步系统的设计建模及仿真

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1、液压气动与密封／2013年第12期空心液压缸同步系统的设计建模及仿真陈振堂．李昕涛(太原科技大学机械工程学院，山西太原030024)摘要：针对液压同步系统的特点。分析了同步控制方式和控制策略，设计了以空心液压缸为执行元件的双缸同步系统，建立了系统的数学模型，并采用PID控制算法对该系统进行了校正，利用MATLAB进行了理论仿真。结果表明该同步系统具有响应速度快，控制精度高的优点，其同步误差控制在1．5ram以内。关键词：空心液压缸；同步控制；PID；建模；仿真中图分类号：TH137．51文献标识码：A文章编号：1008—0813(2013)12—0066—04Desi

2、gnModehngandSimulationofHollowHydrauhcCylinderSynchronizationSystemCHENZhen—tang，LIXin—too(SchoolofMechanicalEngineering，TaiyuanUniversityofScienceandTechnology，Taiyuan030024，China)Abstract：Accordingtothecharacteristicsofthehydraulicsynchronoussystem，synchronouscontrolmodeandcontrolstra

3、tegyareanalyzed，thedesignofhollowhydrauliccylinderasactuatorsduplexsynchronoussystem，establishedthemathematicalmodelofthesystem，usingPIDalgorithmtothesystemcalibration，systemtheoryisstudiedbyusingMATLABsimulation．Resultsshowthatthesynchronoussystemwithfastresponsespeed，highcontrolaccura

4、cy，theadvantagesofthesynchronizationerrorcontrolwithin1．5mm．Keywords：thehollowhydrauliccylinder；synchronouscontrol；PID；modeling；simulationO引言和闭环控制(见图2)两种基本方式。诚然，由于液压系统的泄漏、执行元件等存在的非线性摩擦阻力、控制元液压同步回路是实现多个执行元件以相同的位移件间的性能差异、负载和系统各组成部分的制造误差或相等的速度运动的液压回路随着液压技术在工程等因素的影响．使得液压同步的高精度问题还未完全领域中应用日益扩

5、大．大型设备因负载力很大或因布得到真正解决尤其是采用开环控制的液压同步驱动．局的关系，需要多个执行元件同时驱动一个工作部件，因为它完全靠液压控制元件f如同步阀、各类节流阀或同步运动就显得十分重要。同其他同步驱动方式相比，调速阀1本身的精度来控制执行元件的同步驱动，而不液压同步驱动具有结构简单、组成方便、易于控制和适对执行元件的输出进行检测与反馈来构成闭环控制，宜于大功率场合等特点所以它不能消除或抑制对高精度同步的不利因素的影由于空心液压缸其中心为通孔式的结构特点．允响．这也就大大限制了该种控制方式的实际应用范围。许实杆或钢绳贯穿．可提供拉伸力。选配钢质活塞鞍座与此相比

6、．尽管液压同步闭环控制组成较复杂、造价偏亦可作普通缸用．特别适用于后张法和预拉法作业。本高，但由于它靠的是对输出量进行检测、反馈，从而构文旨在以空心液压缸为执行元件．设计了双缸同步控成反馈闭环控制．在很大程度上消除或抑制不利因素制系统，并对其进行了建模与仿真分析。的影响．而获得高精度的同步驱动。所以液压同步闭环1空心液压缸同步系统的设计控制已经越来越得到人们的重视．特别是随着现代控1．1同步控制方式的分析制理论及计算机控制技术的发展．该种控制形式几乎实现液压同步驱动一般主要有开环控制(见图1)在所有需要高精度液压同步驱动的各类主机上都得到了较好的应用基金项目：山西省科

7、技攻关项目(20110321005—08)．收稿日期：2013—05—23—壅—◇<卜．网控制作者简介：陈振堂(1987一)，男，山东冠县人，在读硕士研究生，研究方向为机电液一体化及应用。图1开环控制方块图HydraulicsPneumatics&Seals／No．12．2013图2闭环控制方块图1．2同步控制策略的分析对液压同步闭环控制来说，“同等方式”(见图3)和“主从方式”(见图4)是通常采用的两种控制策略。“同等方式”是指多个需同步控制的执行元件跟踪设定的理想输出．分别受到控制而达到同步驱动的目的：“主从方式”是指多个需同步控制的执行元件以其