电液位置伺服系统状态空间建模.pdf

《电液位置伺服系统状态空间建模.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第l期(总第131期)机械管理开发2013年2月No．1(SUMNo．131)MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENTFeb．2013电液位置伺服系统状态空问建模郝启峰，靳宝全(1．晋城无烟煤矿业集团有限责任公司，山西晋城048205；2．太原理工大学，山西太原030024)摘要：以电液位置伺服系统为研究对象，在传递函数的基础上，基于现代控制理论，通过理论分析，建立了电液位置伺服系统的状态空间模型，并以实际参数代入系统进行了验证。关键词：电液伺服系统；传递函数；状态空间

2、模型；参数中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1003—773X(2013)01—0042—030引言阀控液压缸的动态特性取决于阀和液压缸的特液压控制系统具有许多显著的优点，如构成的大性，并和负载有关，描述动力元件的微分方程是非线性功率电液伺服系统具有结构紧凑、体积小、重量轻、加的。假定：阀与液压缸的连接管道对称且短而粗，管速性好的特点，其功率一重量比和力矩一惯量比都大；液中压力损失和管道动态可以忽略；液压缸每个工作腔压系统因其体积弹性模量大，可形成较大的液压弹簧内各处压力相等，油温和体

3、积弹性模量为常数；液压缸刚度，该刚度与负载惯量耦合成的液压固有频率很高，内、外泄露均为层流流动p。那么，电液伺服系统简化因此其响应快。而相同压力和负载的气动系统，其响传递函数模型由控制元件的线性化方程(1)、液压缸工应速度仅液压系统的1／50；因为液压伺服系统油液的作腔的流量方程(2)、液压缸的负载力平衡方程(31压缩性很小，故液压动力元件的速度刚度大，组成闭构成。环系统其位置刚度大，气动系统的刚度仅为液压系统QL=KQ一Kc．(1)的1／400；另外还具有润滑性好、寿命长、调速范围宽、Ql-pd

4、t+C,Pt一．(2)低速稳定性好、动力传输方便和储存能量方便等优点。液压伺服控制的未来发展可以概括为以下几个方dxpApPt~mt+Bp+K56(3)面：高压大功率、高可靠性、理论解析与特性补偿以及与计算机的结合等。针对上述特点，对电液伺服系统式中：Q为负载流量；K。为滑阀的流量增益；56为的控制策略提出要求：满足动态与静态精度要求，进行滑阀阀芯相对中立位置的位移；K为滑阀的流量一压优化设计确保系统快速且无超调；对参数变化、扰动、力放大系数；P为负载压差；A为液压缸活塞面积；非线性及耦合等不确定

5、性应实现强的鲁棒性；采用智z为液压缸活塞位移；C为液压缸总泄漏系数；V，能控制算法；控制算法应满足实时l生强，简单可靠。因为液压缸总压缩容积；为有效体积弹性模量；，为此，研究通过计算机并借助软件来实现先进控制策略，活塞及负载折算到活塞上的总质量；B为活塞及负构成新型智能电液控制系统具有重要的理论与现实意载的粘性阻尼系数；K为负载弹簧刚度；F为作用在义，而上述目标的实现均需借助状态空间模型。活塞上的任意外负载力。1阀控对称缸传递函数模型2状态空间建模阀控对称缸动态特性方程物理模型如图1所示。2．1理

6、论推导由nl~j'f微分方程描述的系统为Y‘+口一一1+⋯+以l++以oy=bo．(4)对应的传递函数为G(s)=Y(s)／U(s)=bo／(s+an-lS+⋯+als+0)．(5)若选y／bo，5,／b。，⋯⋯，In-1)／bo为状态变量，561=y／bo，5cl=5,／bo-~'-562，2=y／[o"=563，那么5c一l=(n-1)／b0=Xn(6)=‘川／bo：一oz1一a1562．~．"一lz”+图1对称阀控制对称缸物理模型无弹性负载的电液位置伺服系统可由带有时变参收稿日期：2012—

7、08—13作者简介：郝启峰(1972一)，男，山西平遥人，工程师，本科，从事机电设计和管理工作。·42·第1期(总第131期)郝启峰，等：电液位置伺服系统状态空间建模2013年2月+n2jj+al~+aoy=6o．(7)式中：Ka为系统开环增益，为油缸位移，且设G)：y()／)=boI(s。+n2S。+alS+ao)X1=咒，X2=，Xa=，则有状态空间模型。如果选y／bo，／6o，jj／6o为状态变量，即zl=y／bo，5#bo：z2，yb0=z3贝U有匿Il0一0；一21^]l圈IlI+Jl0

8、列J2=3，=boXl1]’=[100]IX2I(11)u,y=[bo00]II(8)=0．2，传感器增益k=100V／m，伺服阀额定流量图2状态图．u一+s)这一组相变量表达的状态空间为能控标准型。由矩阵的特点是主对角线上方的元素全为1，最下面一行元素为微分方程输出变量及各阶导数的负值(或传设墨=，=，：，则有：递函数分母系数的负值)，其余元素全为零。2．2状态空间模型+取南活塞位移z为状态变量。2若取状态变量z1=zp，z2=叠p，z3：，则系统1。001的状态方程为。一l-1