阀泵联合控制压机主液压缸系统建模与仿真

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1、2011年7月机床与液压Ju1．20l1第39卷第13期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．39No．13DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．13．030阀泵联合控制压机主液压缸系统建模与仿真彭根运，袁银男，陶建峰。，喜冠南(1．南通大学机械工程学院，江苏南通226019；2．上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240)摘要：为了研究阀泵联合控制的液压机主液压缸动态性能和稳态定位精度问题，利用流量连续性方程、力平衡方程建立了液压机非对称主液压缸的数学模型；采用Si

2、mulink工具建立了系统的数值仿真模型，开展了比例控制与比例积分控制下系统动态与稳态特性的研究。仿真结果表明：采用该阀泵联合控制方案可以有效地对液压机主液压缸实施控制，运用PI控制可有效提高主液压缸定位精度，但也带来了小幅度振动。关键词：液压机；建模仿真；联合控制；PI控制方法中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)13—100—3ModelingandSimulationofPump-valveCombinedControlSchemeforUpperHydraulicCyli

3、nderofPressPENGGenyun，YUANYinnan，TAOJianfeng，XIGuannan(1．SchoolofMechanicalEngineering，NantongUniversity，NantongJiangsu226019，China；2．SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Thepurposeofthepresentstudywastoresearch

4、thedynamicperformanceandsteady—statepositioningaccuracyofpump—valvecombinedcontrollingupperhydrauliccylinderofpress．Asstepstothisfinalgoal，matl1ematicalmodelswerebuiltusingflowcontinuityandforceequilibriumequations．Anumericalsimulationmodelwasestablishedbasedon

5、SimulinktocarryoutresearchondynamicandstaticcharacteristicsoftheupperhydrauliccylinderofpresscontrolledbyPandPIcontrolmethod．Theresultsofsim—ulationshowthatthispump—valvecombinedcontrolschemeisvalidatedincontrollingtheupperhydrauliccylinderofpress．Itisalsoshown

6、thatthepositioningaccuracyofhydrauliccylindercanbeeffectivelyimprovedbyPIcontrolmethod，however，withabitofoscil—lation．Keywords：Hydraulicpress；Modelingandsimulation；Combinedcontrol；PIcontrolmethod当前国产液压机位置控制普遍采用阀控技术，系建模分析。以上研究都是针对航空领域电液作动器统动态性能好但其突出的问题是能源利用率低，通常

7、(主缸为对称缸)展开的，无补油回路和平衡阀系很大一部分液压能以节流或溢流的形式损失掉，而泵统，且其控制系统所用的阀皆为专用阀，成本昂贵。控系统能量利用率高，但对泵的动静态性能有较高的针对上述问题，作者根据液压机的特点，采取单向泵要求。目前，电控比例液压泵性能取得了长足进与换向阀串联方案实现非对称主液压缸的位置控制，步，如大金公司提供的SUT变频驱动电控比例液压具有实际指导意义。泵压力／流量响应时间仅0．08S，稳态压力／流量控制1数学模型精度为0．5％，上述变化为泵控液压机提供很好的基1．1系统工作原理础。将单向电控

8、比例液压泵与高速换向阀结合实现液压机主液压缸系统组成如图l所示，动力源为变压机的主缸定位控制，对提高液压机能源利用效率具频驱动的单向电液比例泵，高速方向阀作为换向元有积极意义，目前已经引起国内外压机制造商的重件，执行元件为上下往复运动的非对称缸，单向平衡视。阀用于产生背压以平衡负载重力。文献[3]论述了单向泵与阀串联控制方案，针工作原理：针对活