电液比例位置控制系统的仿真分析.pdf

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1、cAD／cAE／cAPP／cAM现代制造工程(Mod栅M锄u矗吣turingElIgirleeli

2、lg)2012年第7期电液比例位置控制系统的仿真分析董恰，李建平，刘送永(中国矿业大学机电学院，徐州22l008)摘要：以采煤机滚筒调高液压系统为对象，建屯电液比例位置控制系统的数学模型，并通过SimIlulIk仿真软件对PID控制器校正前、后系统的性能进行分析，结果表明校正后的系统响应速度和稳态精度得到了很大改善，在绝大部分场合可以用电液比佣控制系统代替电液伺服控制系统。关键词：电液比例位置控制系统；simIllilll【软件；比例一积分微分控制器中围分类号：1H137文献标

3、志码：A文章编号：J67I—3J33(2012)0r7—螂3—03SimIllationanalysisforelectro_hydraIIlicproportionp吣iti伽control眄stemD叻gQia，UJi锄piIIg，Uusongyong(Sch砌of№cllaIlic8I锄dEle嘶calEn百ne葫ng，Chi姐UniversityofMining卸d．Ikhnology，Xuzhou221008Ji粕gsu，Chi聃)A换ih翟ct：T出r唱tlleshea碍rdrumIiftsystem鹕tIlesubject，e$tabbsl-edtlIe哪tII

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5、ec灯o-hydIalIlicservocontrolsyst啪c卸be坤pl∞edbytIleelec曲-hy

6、clr础cp阳portion叫ti曲eon酬8y虬锄inm∞tcir-cUm目[aIlo瞄．Keywords：theelech伊hydralllicpll耻吨吼p嘴i6∞coI删syst咖；Si眦liIlI【；PIDO引言电液比例控制系统是电液比例技术与电液伺服技术的有机结合，具有结构简单、制造成本低，以及对油液的洁净程度要求低等优点，在工业生产中有着广泛的应用⋯。在动态、静态性能方面，比例阀与伺服阀相当，但是比例阀控制精度和响应速度不如伺服阀，因此应用受到限制。近年来，随着高性能闭环电液比例阀、高精度位移传感器的出现，以及计算机和数字技术的发展，电液比例控制系统的控制精度以

7、及响应速度有了很大地改善。本文以采煤机滚筒调高液压系统为例性】，建立了其动态数学模型，利用MA’卧B软件中的仿真工具sinIuliflk．构造了系统的仿真模型，并对PID控制器校正前、后系统的性能进行分析，为电液比例控制系统的优化设计和应用提供了理论依据。1系统数学模型的建立采煤机滚筒调高液压系统的示意图如图l所示。栗煤机滚筒调高液压系统是一种典型的电液比例位置控制系统，由PID控制器、放大器、比例方向阀、液压缸、单向阀、负载以及位移传感器等组成。液压缸上的位移传感器检测活塞杆的位置信号，并将其转换为电信号送到调节器与给定信号比较，得出的偏差量经PID控制器处理后送到放大器，

8、转换成相应的电流信号，控制比例方向阀的阀芯运动，从而实现对活塞杆位置的调控。图1采煤机滚筒调高液压系统示意图1．比倒方向阀2．单向阀3．液压缸4．位移传感嚣5．负载6．咖控翻嚣7．放大器2012年第7期现代制造工程(ModemM砌lfa珊lringE咖e丽Ilg)电液比例位置控制系统的结构如图2所示。图2电液比例位置控制系统结构图2中给定装置是产生给定信号“。的机构。放大器为比例放大器，其作用是向比倒方向阀提供所需要的电流信号，传递函数为：f=疋“式中：；为输出；x。为放大系数；Ⅱ为输入。比例方向阀中的电-机信号转化器是比例电磁铁，比例电磁铁线圈起主导作用的是二阶振荡环节。因

9、此，把比例方向阀作为一个二阶环节处理并建立数学模型，得到其运动传递函数G(s)为口1：∞，2壶山：∞，式中：E为比例方向阀流量增益；∞。为比例方向阀固有频率；厶为比例方向阀阻尼比；s为复变数。液压缸的位移数学模型为M】：，，=(褰+等+1)s^式中：，，为液压缸的位移；A。为液压缸的有效工作面积；m。为液压系统的固有频率；“为液压系统的阻尼比。位移传感器可以简化为一个比例环节，传递控制量函数Ⅱ，为：吁=酗式中：群为位移传感器放大倍数。则图2对应的系统传递函数方块图如图3‘5】所示。图3电液比例位置控制系