对于液压伺服系统中阀门死区的控制方法

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1、学兔兔www.xuetutu.com务l匐化一种液压伺服系统中阀门死区的控制方法AvalvedeadbandcontroImethodofhydraulicservocontro_system张兴友ZHANGXing．you(重庆三峡职业学院。重庆404155)摘要：液压伺服系统中比例方向阀的死区非线性特征严重PIlaU了系统的动态性能及其控制精度。本文采用一种阀门死区非线性模型辨识方法，确定阀门的死区参数；然后提出了一种将传统PID与阀门死区控制补偿相结合(阀门死区参数作为控制补偿依据)的控制方法，从而提高系统的动态性能。仿真结果表明本文所采用的控制策略有效。关键词：液压伺服系统；控制补

2、偿；死区非线性；PID；动态性能中图分类号：TP273文献标识码：B文章编号：1009—0134(2012)10(下)一0135—03Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2012．10(下)．410引言通常情况下，a≠b，(v)与(v)的斜率也不相等。其阀门死区非线性的解析式为：目前，在液压伺服系统中，执行元件的死区非线性特征普遍存在，其很大程度上限制了伺服f／=(V)ifV(f)≥b系统的控制性能u。如从液压元件的制造过程中u(t)=厂(v(f))={0if一口

3、升；而且在一些特定场合，执行元件死区的存在是有益的。例如，在一些汽车的2比例阀死区模型辨识悬挂系统中，其汽车上的液压元件的死区可以有2．1比例方向阀的工作原理。效的防止汽车驻车问题；当汽车的悬挂系统工作在液压伺服系统中，比例方向阀的工作原理时，其死区又是不利的。因此，对执行元件的死如图2所示。区特性分析以及合理应用具有重要意义。本文采用一种液压元件死区非线性模型辨别方法，确定其死区参数，并提出了一种将PID与阀门死区控制补偿相结合的控制策略，液压元件的死区参数作为控制依据，经过仿真分析，该控制方法有效提高了系统的控制性能。图2比例方向阀的控制原理图1比例方向阀的死区模型比例方向阀的中位一般

4、都有重叠，因而，当以比例滑阀为例，在没有指令输入时，其阀芯通过中位时，在一定范围内，阀门对输入信阀芯处于中位，位移为0；当比例滑阀的中位机号无相应的输出，即为阀门死区非线性特征。如能处于关闭或者正遮盖状态时，比例阀阀芯移动图l所示。的位移将大于阀芯开口宽度；于是，当阀芯过中位时，则会产生阀门控制死区非线性现象。2．2比例阀死区辨识方法由文献[1]，对REXORTH的DN6的比例阀b_、进行开环实验，对比例阀输入一10～10V的控制信号时，其比例阀阀门输出端口的压力变化如图3、图4所示。图1阀门中位死区非线性如图3所示，当阀门控制信号为一10～一2V时，收稿日期：2012-08-29作者简介

5、：张兴友(1966一)，男，高级工程师，副教授，学士，研究方向为液压技术、机械设计与制造。第34卷第1O期2012-10(下)[1351学兔兔www.xuetutu.coml訇似比例阀阀芯全开，其输出端口压力为油箱压力。少因死区原因产生的控制延时，提高系统的动态当阀芯开始移动，阀门处于节流状态，控制信号性能，提高系统的控制进度。其控制原理图如图5逐渐减小至0，阀门输出端口压力开始上升(忽所示。较传统的PID控制方法，本系统增加了一略到阀门因泄露原因产生的影响)；当控制信号过个克服执行元件死区非线性的补偿量，的作b点时，阀门端口压力发生突变，可估算出阀门用条件由执行元件的死区参数以及系统控制

6、误差右部控制死区数值为b点控制信号电压值。同样，共同决定。针对图4，阀门左部控制死区数值为a点控制信号电压值。图5死区补偿+PID控制策略原理图alel≤时，=0。当P>P嘶时；若xc>0，=b，若鼍<0时，=口·b，其中，口为放大系数，一般1<口<1．5。当P<一i时；若>0，=一a，若<0，=一·以，其中，为放大系数，一般1<<1．5。死区补偿器对PID控制器进行修正，从而得到补偿控制率的表达式为：图3阀门控制信号与指令信号关系图(右半部)0≤Cmi“(Xc)-bP>Cmi，>0Xd=(一xc)··bP>Cmi，<0(2)一M(一)·口e<一Cmi，>0一“()·．日P<一emin，<

7、0其中，(·)为符号函数，a，b为比例阀死区的左右范围。其系统的控制输出为：+(3)3．2仿真图4阀门控制信号与指令信号关系图(左半部)某伺服控制系统，其执行元件比例阀死区参数：a=2，b=l；其中，整个被控对象简化为一二阶3PID+死区补偿控制策略系统模型：．：!；按照图5的控制结构，控3．1死区补偿控制+7+8．9制器由式(2)、(3)得到。系统采用matlab7．0进在伺服控制系统中，由于执行元件的死区非线性特征，