新型伺服液压机泵控液压缸液压伺服系统的建模与仿真

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1、12液压与气动2011年第10期新型伺服液压机泵控液压缸液压伺服系统的建模与仿真1112韩江，肖扬，夏链，李贵闪Modelingandsimulationofhydraulicservopumpsystemfornewservocontrolledhydraulicmachine1112HANJiang，XIAOYang，XIALian，LIGui-shan(1．合肥工业大学机械与汽车工程学院CIMS研究所，安徽合肥230009;2．合肥锻压集团有限公司，

2、安徽合肥230009)摘要:采用交流伺服电机的新型伺服液压机与采用比例伺服阀的传统伺服液压机的控制方式是不同的:传统的伺服液压机采用的是比例四通阀控主传动缸，而新型伺服液压机是交流电机带动定量泵，采用泵控主传动液压缸。该文主要从泵控液压缸建立起液压伺服系统的数学模型，推导出系统的传递函数，并用MATLAB进行系统的动态特性仿真分析并得出结论，这对控制系统的设计和研究有重要的意义。关键词:伺服液压机;伺服阀;建模;动态特性仿真分析中图分类号:TH137文献标识码:B文章编号:1000-4858(2011)10-0012-04基于液压传动的压力机即液压机是

3、一种重要的金本课题中的新型伺服液压机是基于泵控液压缸，采用属成形设备，它是一种通过对坯件施加强大的压力使的是交流伺服电机带动定量泵作为能量源，通过控制其发生变形或断裂来加工零件的机床。国内现期生产交流伺服电机的转速来控制泵的转速进而控制其流量的液压机多属于带反馈控制功能的伺服液压机，该型和流速。机采用普通电机带动泵的运动作为能量源，比例伺服2泵控液压缸传递函数的推导阀作为输入信号的转换与放大元件，能获得一定的控已知系统供油压力为ps，Bp表示活塞及负载的粘制精度和响应速度。但也有高精度控制困难、调节范性阻尼系数，FL表示液压缸的负载力，Xp为滑块下行围

4、窄、能量损失大、噪声大、系统的柔性小等缺点。因位移，p1和p2分别表示液压缸两腔压力，q1表示流入此，基于交流伺服电机的闭环伺服控制技术是液压机液压缸液压油的流量，液压缸的总容积为Vt，无杆腔的控制系统新的发展趋势。容积为V1。设液压缸内泄漏系数为Ci，外泄漏系数为1基于泵控液压缸的伺服液压系统Ce;Ql为泵的流量，Dp为泵的排量，Xn表示泵的转速。假定初始状态为一稳定状态，即液压缸活塞杆静止或液压动力机构由液压控制元件、执行机构和负载恒速运动。以下进行泵控单出杆液压缸滑块下行时组合成的。液压控制元件可以是液压控制阀或伺服变(Xp＞0)的传递函数的推导

5、。量泵，液压执行机构为液压马达或液压缸。动力机构1)定量泵的线性化流量方程［1］按控制元件的不同可分为两种控制方式:泵控，又对定量泵应用流量连续性方程，可得:称容积控制;阀控，又称节流控制。传统液压伺服控制多是基于伺服泵或伺服阀的，收稿日期:2011-03-01如文献［6］中，采用控制比例四通阀控阀口的大小改基金项目:国家重大科技专项资助项目(2009ZX04004-021)变进入主传动液压缸的流量，进而控制液压缸活塞杆大型数控单双动薄板冲压液压机的位移和速度;而文献［8］是基于伺服变量泵控液压作者简介:韩江(1963—)，男，河南洛阳人，教授，博士，

6、主要缸的控制，即通过控制泵的变量机构的摆角来实现的。从事数控系统与数控技术方面的研究工作。2011年第10期液压与气动13Ql=Xn×Dp(1)函数可以简化。无论是对指令输入Xn的传递函数还2)液压缸的流量连续性方程是对干扰输入FL和ps的传递函数，特征方程都是一样定义单出杆液压缸两腔有效面积之比为:的，是一个三阶方程，传递函数的简化实际上就是特征A2/A1=γ＜1(2)方程的简化。由于液压机的工作过程主要是非弹性负2A1———液压缸无杆腔的有效面积，m载

7、，因此K=0;以下为当正向运动时(Xp＞0)传递函2A2———液压缸有杆腔的有效面积，m数的简化。βe———有效体积的弹性模量(包括油液、管道和CtcBP在K=0，＜＜1时，式(8)可简化为:2缸体的机械柔度)A1V1p.DpCtcVSCtaQl=q1=CtcpL+Ctaps+L+A1Xp(3)X－1F－pβ(1+γ3)An2(1+3)LAse1A1Ctcβe(1+γ)1AXP=(9)———滑阀的负载压力，p=p－p2=p－122ζh其中:pLL12A1S(2S+S+1)1ωhωhγp2式中:ωh———液压固有频率，ωh=A1(βe(12(1+γ)C

8、i+Ce13Ctc———液压缸总泄漏系数，Ctc=+γ)mV1)231+γ32C1tc3(γ－