弹簧疲劳试验台液压控制系统设计

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1、弹簧疲劳试验台液压控制系统设计1拟定控制方案试验台采用双杆液压缸对试件进行加载，采用位移传感器进行检测反馈，从而构成一个伺服阀控制液压缸的闭环电液位置控制系统，其原理图如图1所示，其方块图如图1-2所示。伺服阀lMLKLBLF0000pM放大器RULyfUeUgFpy位移传感器图1系统原理图表1弹簧疲劳实验机电液力伺服控制系统设计要求和给定参数项目符号参数单位弹簧刚度K32700000N/m液压缸最大行程S0.003m压下最大负载力Fmax98100N系统性能参数控制精度ef≤±5频率30Hz2.静态计算运动方程为：液压缸最大速度为液压缸最大负载为液压缸最大功率为取系统供油压力系统应在

2、供油压力的95%状态下工作，故取负载压力则液压缸有效面积为因液压缸有效工作面积，取活塞杆直径与缸筒内径的比为代入上式得圆整，取，校核有效面积得根据液压设计手册，选取天津四方欧业液压机械有限公司产品的SFD25型高压重型等速液压缸液压设计手册最大工作压力为25Mpa，液压缸内径80mm，活塞杆直径45mm，行程系列选择50mm，有效面积。最大空载速度为0.5652m/s，考虑泄漏等，将伺服阀流量增大30%，则伺服阀最大空载流量为选取最大空载流量为的伺服阀。在液压缸小位移时，用极小的压力差即可推动负载，为充分利用伺服阀的流量，现选定压力降7Mpa,输出流量为125L/min的伺服阀，选取伺

3、服阀型号：QDY10。3.动态计算3.1液压缸传递函数的确定液压缸的传递函数为：其中，其中，查液压手册，取液压缸的行程50mm，取，忽略液压缸泄露，，，代入数据得：，，3.2伺服阀传递函数的确定电液伺服阀的传递函数表示：：查表得到QYD10的一些参数，其中，设时间常数。3.3伺服放大器增益按稳态控制精度确定开环增益。设静态控制精度为，开环增益为电放大器增益为3.4反馈传感器增益位置传感器传递函数可以用增益表示。选取位移传感器增益。3.5系统方块图将上述确定的传递函数代入方块图得系统方块图，如图3-1所示。+-3.6系统开环传递函数由以上系统方框图可得到系统的开环传递函数：在MATLAB

4、中由系统开环传递函数绘制系统开环伯德图，其命令如下：num=[14.5];den=[2.162629757785467e-063.162629757785467e-040.02000000000000010];H=tf(num,den);bode(H)gridon图3-2系统伯德图从系统的开环伯德图可看出系统的幅值裕量Gm=56.2db，相位裕量为Pm=72.7deg，满足稳定性的要求。4系统仿真由系统各环节的传递函数，在Matlab的simulink中建立系统simulink仿真模型，如图4-1所示。图4-1系统simulink仿真模型设置好各模块参数后运行MATLAB进行仿真，得系

5、统的仿真曲线，如图4-2所示，其中黄颜色的线表示输入，红颜色的线表示输出。图4-2系统simulink仿真结果从仿真图中可以看出，系统的输出发散达不到振动台对振幅、频率的要求。调整传递函数，将惯性环节换成振荡环节。图4-3调整后系统simulink仿真模型设置好各模块参数后运行MATLAB进行仿真，得系统的仿真曲线，如图4-2所示，其中黄颜色的线表示输入，红颜色的线表示输出。图4-4调整系统simulink仿真结果从仿真图中可以看出，系统的输出依然发散达不到振动台对振幅、频率的要求。5.参考文献[1]骆涵秀.电液振动台的发展趋势.试验机与材料实验，1995，(6):l～6[2]王春行.

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7、工业出版社，1987[11]赵应褪.液压控制阀及其修理.上海:上海交通大学出版社，1999[12]李洪人.液压控制系统(修订本).国防工业出版社，1990[13]刘长年.液压伺服系统分析与设计.北京:科学出版社，1985.[14]张平.MATLAB基础与应用简明教程.北京:北京航空航天大学出版社，1985[15]刘宏才.系统辨识与参数估计.北京:冶金工业出版社，1996[16]王占林.近代液压控制.北京:机械工业出版社，1997:8～16[17