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《基于matlab-simulink的液压伺服系统动态性能仿真研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、基于Matlab-Simulink的液压伺服系统动态性能仿真研究在实际工业生产过程中，当系统建立之前，如果能够建立一个虚拟仿真模型，通过仿真系统结构和参数来模拟实际系统进行分析研究，可以实现许多功能，如优化系统，再现系统故障，验证系统的正确性等•本文以Matlab中动态仿真工具Simulink软件包为开发工具，该软件包的主要优势在于强大的矩阵处理和绘图功能，用它对摇摆台的液压伺服闭环控制系统进行动态仿真，并对分析结果进行分析比较，可以优化系统.1摇摆台的结构原理运动某一角度时,计算机首先确定角度给定值，并由测量系统（测角转换器，测角装置数字1,0）读取当前台体摆角实测值•计算机把
2、实测值与给定值进行比较，得出差值，进行PID运算后送到D/A电路形成控制信号，此信号加到伺服放大器并变换为电流信号该电流信号直接加到电液伺服阀（图2）的控制端，控制伺服阀的开关方向和开度，从而控制伺服液压油的流向和流量，实现伺服液压缸（图3）升降，推动台体摇摆相应角度.当摆角达到给定值时,差值信号为零，系统完成给定值的跟踪控制过程.图1所示为摇摆台的控制系统图，当要使台体2系统建模57—液压伺服系统的负载在很多情况下是以惯性负载为主，而没有弹性负载O或弹性负载很小可以忽略），黏性阻尼系数一般也很小•式（2）给出了以惯性58一台体摆角和液压缸位移的传递函数为3.把各环节的传递函数组
3、合在一起，最终形成控制系统框图，如图4所示.图4台体闭环控制系统框图azoo74为1
4、《椎却，3系统仿真和分析3」用正弦信号和示波器仿真把图4台体闭环控制系统框图输入到Simulink软件中，在输入端加入Sinewave正弦信号,再分别在系统框图的输入端和输出端加入Scope示波显示器，显示输入，输出仿真图如图5所示.最后运行系统进行仿真,其结果和过程分别在Scopel和Scope窗口显示，如图6所示.初步分析，系统没有大的原则错误.3.2用线性定常系统LTIViewer仿真去除图5中的止弦信号和示波器，加入InputPoint输入点和OutputPoint输出点，如图7所示.在
5、工程实践中，评价控制系统动态性能的好坏，多用瞬态响应曲线的儿个特征量来表示:如过渡过程时间(RiseTime),进入稳态时间(SettingTime),峰值点(Peak)等.Simulink软件中的LTIViewer系统提供了阶跃响应曲线分析等多种瞬态响应曲线分析•图8所示为阶跃响应曲线，从图中可以看出，系统过渡吋间点和峰值点都在合理范围内，但进入稳态吋间过长,系统总体动态性能不理想.经初步分析,这和液压阻尼比太小有关系，一般液压伺服系统是低阻尼的，而液压阻尼比表示系统的相对稳定性•为了获得满意的性能,液压阻尼比应具有适当的值，而本文中的液压缸阻尼比经计算只有0.2左右，因此提高
6、液压阻尼比对改善系统性能是十分重要的，其方法有：(1)设置旁路泄漏通道,在液压缸两个工作腔之间设置旁路通道增加泄漏系数•该方法的缺点是有功率损失，降低液压刚度等.(2)采用正开口阀•该方法也会降低液压刚度，而且零位泄漏量引起的功率损失比笫一种办法还要大.(3)增加负载的黏性系数•该方法需要另外设图5带正弦信号和示波器的系统模型图6波形输入和输出图59一图7带输入输出点的系统模型图8阶跃响应曲线置阻尼器，增加了结构的复杂性.在以前的摇摆台设计中，尝试过第三种方法:增加负载的黏性系数•具体措施是对每一个液压伺服缸配一个液压阻尼缸，再设计一个液压桥冋路对液压阻尼缸进行供油控制•经实际工
7、作证实，这套液压系统能够达到系统稳定性要求，但整个液压系统的加工，安装增加了难度,需要专门加工一套液压阻尼缸系统.因些，在以后设计的摇摆台中，采用了第一种方法:设置旁路泄漏通道,具体措施是对每一个液压伺服缸并联一个节流阀，根据系统实际工况，通过调节节流阀开口的大小来设定阻尼比的大小.这种方法简单易行，只需并联小通径的节流阀即可，功率，刚度也能够达到摇摆台的要求.60—系统从图7中可以看出,当设定液压阻尼比约为0.6时，代人上面过程进行模拟，得到如图9所示的阶跃响应曲线,其振荡过程大为缩小，进入稳态时间(SettingTime)也缩短了80%多,稳定性增加;过渡时间点(RiscTi
8、me)和峰值点(Peak)和原系统相差不大，因此并没有降低其它动态性能,系统获得满意性能.变换响应曲线类型，用图10波德图显示•如图所示:相角储备为608,系统稳定，灵敏度较高•因此更改阻尼比后,系统总体性能满意.4结论现该系统已调试完毕并完成安装•在现场调试过程中遇到因阻尼比太小而系统不稳定情况，通过图9调整后阶跃响应曲线图10波德图调节旁路泄漏通道的流量调节阀，调定理想阻尼，即可增强整个系统稳定性，使摇摆台获得满意动态性能.参考文献[1】王益群，孔祥东•控制工程基础嘲•北京:
