液压刚度等参数对电液位置伺服系统特性影响分析

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1、Effectsofhydraulicstiffnessandotherparametersontheperformanceoftheelectro-hydraulicpositionservosystemM.E.Candidate：AIYahuiMajor：MechanicalEngineeringSupervisor：Prof.JINXiaohongWuhanUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430081,P.R.ChinaMay17,2015摘要随着现代工业的发展，对电液伺服系统要求越来越高，往往需要系统

2、在全工作范围内均能稳定、快速、准确的工作，然而，电液伺服系统却是一个参数时变、存在外干扰的非线性不确定系统，因此精确预知阀口系数、执行件位移、液压刚度和外负载刚度等参数变化下系统的性能十分重要。本文针对电液伺服系统运行过程中执行件位移、液压刚度和外负载刚度等参数变化的特点，运用理论分析和仿真研究相结合的方法，着重分析了执行件位移、液压刚度和外负载刚度变化过程中引起伺服阀阀口系数的变化，以及这些参数的变化对系统性能影响，在此基础上设计合适的控制器，使得系统在工作范围内能获得一致性较好的动静态特性。具体工作归纳如下：1)根据电液伺服系统控制理论，以某阀控缸电液位置

3、伺服系统为研究对象，建立此电液位置伺服系统数学模型。2)分析电液伺服阀性能参数的影响因素，对伺服阀流量方程线性化后，结合液压缸和负载力平衡方程得到伺服阀阀口流量-压力系数和流量增益与阀口开度、外负载刚度及液压缸结构参数间的关系式；通过数值分析，给出了伺服阀阀口流量增益和流量-压力系数的变化规律。3)根据所建立的系统数学模型和伺服阀阀口系数数值计算结果，借助MATLAB软件，建立了Simulink仿真模型。分别取不同的阀系数、液压刚度和负载刚度对系统仿真模型进行数值模拟。通过数值计算结果的对比，分析了阀口系数、液压刚度和负载刚度变化对系统的稳定性、快速性和准确性

4、的影响，结果表明：液压刚度和阀系数变化范围内，随着液压缸活塞位移增加，系统响应变慢，并且稳态精度降低，幅值裕度为14.5dB-30.1dB，上升时间为0.356s-0.59s，稳态精度为99.1%-95.6%。4)针对系统参数时变的问题，将模糊控制和PID控制相结合，设计了模糊PID控制器用于补偿系统参数的变化，使电液位置伺服系统的稳定性、快速性和准确性满足要求，稳态精度保持在99.3%以上。关键词：电液伺服控制；液压刚度；阀系数；变参数；模糊PIDIAbstractWiththedevelopmentofmodernindustry,theelectro-h

5、ydraulicservosystemhasalsoincreasinglyhigherdemandontheperformance.Andthesystemcanworkstably,rapidlyandaccuratelyinfullhydrauliccylinderstroke.Asweknowtheelectro-hydraulicservosystemisanuncertainnonlinearsystemwhichparametersaretime-varyingandaredisturbedbyexternalloads.Thereforeiti

6、sveryimportanttoaccuratelypredicttheperformanceofthesystemundertheparameterssuchastheorificecoefficients,stroke,hydraulicstiffnessandloadstiffnessarevarying.Forthestroke,hydraulicstiffness,loadstiffnessandotherparameterswillchangeintheprocessofsystemoperation.TheAnalysismethodiscomb

7、iningthetheoreticalanalysisandsimulationresearch.Mainlyanalyzesthechangingruleoftheorificecoefficientswhenthestroke,hydraulicstiffnessandloadstiffnessarevarying,andtheinfluenceofthechangeoftheseparametersontheperformanceofthesystem.Onthisbasisacontrollerisdesignedtomakethesystemobta

8、inbetterdynamicands