电液控制系统设计（案例）

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1、电液控制系统设计（案例）兰州理工大学魏列江2015.126-1、总体方案设计一.系统总体设计概述二.系统组成和功能三.主要元件选型四.测控系统设计（硬件和软件）五.系统特色一.系统总体设计概述（目的、设计思路、性能指标）1.1系统目的本系统是兰州理工大学为甲方设计、制造的专用液压伺服控制测试系统,目的是为了研究：特定负载在液压伺服操纵机构控制下的稳态特性、动态特性、控制策略、温度影响特性和故障机理。同时，该系统还可研究：在操纵机构位置扰动下，加载装置对特定负载施加模拟载荷谱的施力控制特性。1.2设计思路和依据标准1.3性能指标系统压力：21

2、MPa电液伺服操纵机构流量：20L/min电液伺服操纵机构系统频响：f-3dB>20Hz（最大振幅3mm）电液伺服操纵机构作动筒行程：±60mm电液伺服操纵机构位置控制精度：%模拟载荷谱：正弦波、斜坡、阶跃（方波）和三角波负载重量：≤60kg性能试验：静态特性、时域响应特性和频域响应特性二.系统组成和功能2.1系统组成油源装置电液伺服操负载机构加载装置微机测控系统纵机构压力传载荷传感器感器速度传温度传位移传感器感器感器旋转编码可移式支架可更换式支架底座器操作台工控机图1液压伺服控制测试系统布局示意图2.1系统组成◇软件组成参数设定与诊断控制

3、策略实现结果显示与输出系数系控载参人数数曲报打数统据统制荷考机据据线表印据参通测策谱量界采分生生输库数信试略生给面集析成成出管设软诊实成定软软软软软理定件断现软信件件件件件软软软软件号件件件件软件2.2系统功能1)、油源装置为液压伺服操纵机构提供动力源，主要由油箱、驱动电机、液压泵、控制阀（集成块）、蓄能器、冷却器、滤油器和管路等部分组成。图2油源装置2.2系统功能2)、负载机构作为液压伺服机构的控制对象，也同时为加载装置的加载对象。负载机构为一个锥形筒，一端被铰接在支架上，其两侧分别铰接加载装置和电液伺服操纵机构作动筒活塞杆。铰接支架图3

4、负载机构方案2.2系统功能3)、电液伺服操纵机构：是由伺服阀和作动筒构成的阀控缸位置控制系统。可在给定信号或负载干扰下，控制负载机构，使其在给定控制品质下达到希望的角位移。对其静态特性、动态特性、控制策略的研究是本测试系统研究的重点。图4电液伺服操纵机构2.2系统功能3)、电液伺服操纵机构-具有可变惯性负载和弹性负载弹性负载惯性负载可可变变图5具有弹性负载和惯性负载的电液伺服操纵机构2.2系统功能图6a电液伺服加载图6b伺服电机丝杠加载图6加载装置2.2系统功能5)、测控系统实现驱动负载的液压伺服操纵机构位置环，预留加载装置力环电气接口和信

5、号接口。图7电液伺服操纵机构测控系统5)、测控系统数据采集卡PCISCC计算机（工PCI运动控制卡控机IPC）模拟量数据采集作动筒运动控制模拟量数据采集、处理、执行控制算法、给DDC发送指0-10V令或数字量模拟量RS232/RS48510V开关量控制方式选择DDC计算机开关（PLC）开关量逻辑控制、模拟控制、模拟给定执行控制算法、响0-10VSCC+DDC、应SCC发来指令SCC+模拟控制器、0-10V或数字量IPC直接控制4种控制方式选择0-10V或数字量模拟控制器（伺服控制器）0-10V模拟量闭环、模拟或数字量负载作动筒伺服阀PID—

6、角位移检测绝对值编码器0-10V模拟量角位移或数字量传感器图8电液伺服测控系统原理图三.主要元件初步选型估算3.1：伺服阀伺服阀MOOG761考虑：流量、压力满足要求条件下，尽量小的体积和重量；高频响、高精度、高可靠1、两级喷嘴挡板、干式力矩马达2、高动态响应：-90度相频特性：>130Hz；阶跃响应<6ms;3、高精度、低滞环（滞环：<3%）4、额定流量：38L/min3.2：作动筒作动筒考虑：行程、活塞有效作用面积、高频响，成本因素进口作动筒（MOOGA085）成本：19万国产作动筒（HTS）成本：3.5万12KN/±80mm/25Hz

7、@4mm1、耐磨性好，寿命长。2、可承受一定的侧向力。3、无外漏，内部串油量近乎零。4、启动压力小，无低速爬行与滞涩现象，运动灵活。5、积木式结构，结构紧凑、刚性好，便于使用维修，工作稳定可靠。6、输出端采用球铰连接，能自动定心，减少铰接中产生的附加侧向力。7、外装传感器有防扭的导向装置，传感器铁芯运动不受外来干扰。8、低摩擦、高频响的伺服液压缸采用静压支承与间隙密封。3.3：伺服控制器G122-202特性：➢PID控制，参数可调➢多种输入信号形式：4-20mAto0-10VDC等➢深度电流反馈消除负载阻抗影响➢可选颤震信号输出➢高精度、高

8、线性、高可靠性四.测控系统设计4.1：电液伺服操纵机构控制系统——模式一：模拟控制信号给定电角位移传感位器器图9模拟控制方式（给定信号+模拟控制器+伺服阀+角位移传感器）4.1：