考虑伺服阀动态非线性特征的电液振动台建模

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1、2013年2月机床与液压Feb．2013第41卷第3期MACHINET0OL&HYDRAULICSVo1．41No．3DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．03．037考虑伺服阀动态非线性特征的电液振动台建模陈文颍，宋琼，舒杨(中国工程物理研究院总体工程研究所，四川绵阳621900)摘要：在许多常见的电液振动台仿真模型中，都将伺服阀假设为线性或忽略其开口一频响动态特性，这样构造的仿真模型在处理离心场下的地震波再现时将存在明显的高频段失真现象。以MATLAB／Simulink软件为工具，重点设计了

2、能够体现开口一频响非线性动态特性的伺服阀仿真模型，完成了电液振动台的建模，并通过仿真验证了该模型的有效性。关键词：电液振动台；伺服阀；开口一频响特性；离心场环境；非线性建模中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)3—130—4ModelingoftheElectro-hydraulicShakerbyConsideringtheDynamicNonlinearCharacteristicofServoValveCHENWenying，SONGQiong，SHUYang(Instituteo

3、fStructuralMechanics，ChinaAcademyofEngineeringPhysics，MianyangSichuan621900，China)Abstract：Inmanycommonmodelsoftheelectro—hydraulicshaker，thesei~ovalveisassumedtobelinear，orits“openingandfrequency—response”dynamiccharacteristicsareneglected．Thereissignificanthigh—f

4、requencydistortionwhenprocessingtheoutputofreproducingseismicwavebythemode1．BasedonMATLAB／Simulinksoftware，amodelwasdesignedinwhichthe“openingandfre—quency—response”dynamiccharacteristicsoftheseⅣovalvewereconsidered．andthemodeloftheelectro—hydraulicshakerwascom—ple

5、ted．Thevalidityofthismodelisverifiedbysimulation．Keywords：Electro—hydraulicshaker；Servovalve；Openingandfrequencyresponse；Centrifugalfield；Nonlinearmodeling电液振动台以其出力大、体积小等优点，成为了动台的设计与分析提供必要的信息。离心机机载振动台的最优选择，用于开展缩比模型的作者以MATLAB／Simulink软件为工具，以伺服地震模拟试验u。在离心场环境下，存在能量缩比阀

6、的非线性动态特性为基础构建电液振动台的仿真模以及时间缩比效应，地震波信号的频率范围以及加速型，重点设计了伺服阀开口一频响特性的模拟方案。度信号幅值将成倍提高，其缩比比例即为离心加速度通过仿真，显示了其良好的非线性模拟性能，能够有g(g=9．8m／s)值。例如在50g离心场环境下，频效完成在离心场环境下振动台输出地震波缩比信号的率上限为5Hz的地震原型波经时间压缩后，频率上模拟任务。限将达到250Hz。1系统数学模型常见的电液振动台仿真模型，大都对伺服阀的伺服阀一液压缸部分是整个电液振动台系统的核非线性特性采取了线性近似或忽略

7、，少数考虑了心。电液伺服系统通过控制伺服阀开口大小，来调节一定的非线性特性，也只是对伺服阀的开口一频响液压缸流量，从而实现对控制器输出信号的跟踪和再特性采取了静态模拟，即仅选取特定流量下的伺服现。伺服阀一液压缸部分的工作过程可以由液压系统阀固有频率来完成仿真模型的构建。如果需要模拟连续性三方程，即伺服阀节流口流量方程(1)、液的振动台输出信号的频率范围小于伺服阀的固有频压缸工作腔连续性方程(2)以及液压缸力平衡方程率，这样的模型是基本适用的。因此，它可以较好(3)来进行描述。其中，伺服阀节流口流量方程特地模拟地面振动台再现地

8、震波振动信号时的情况。别采用了非线性“阀位移一流量”方程，而不是常但是，在离心场环境下开展地震模拟实验时，振见的线性近似方程Q=Kq一KcPI_。动台需要输出的缩比地震波信号的频率范围要远高于Q：CWx[Ps-PLsgn(xv)I在地面上的情况，一般都超过了伺服阀在中等流量一(1)P(40