电液位置伺服控制系统仿真分析及优化.pdf

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1、机械工程师MECHANICALENGlNEER电液位置伺服控制系统仿真分析及优化张忠，姜飞，房运涛。刘建文(山东科技大学机械电子工程学院，山东青岛266590)摘要：文中建立了电液位置伺服控制系统的传递函数模型．利用MATLAB对系统的稳定性进行分析，引入校正环节以改善控制系统的性能：利用AMESlm、AMESet对电控制系统进行建模，利)霸AMESim自带的DesignExploration模块对系统进行优化设计。关键词：电液位置伺服控制系统。滞詹校正；MATLAB；AMESim：优化设计中图

2、分类号：TH137文献标志码：A文章编号：1002—2333(2016)07—0007—03SimulationAnalysisandOptimizationoftheElectro—hydraulicServoPositionControlSystemwithForceFeedbackZHANGZhong，JIANGFei，FANGYuntao，LIUJiangwen(InstituteofMechanicalandElectrical，ShandongUniversityofSciencea

3、ndTechnology，Qingdao266590，China)Abstract：Thispaperestablishesthetransferfunctionofelectro．hydraulicpositionservocontrolsystem．MATLABisusedtoanalyzestability，acorrectionlinkisintroducedtoimprovethesystem．AMESetandAMESimareusedtobuildthesystemmodel，an

4、dthesystemisoptimizedbytheExplorationDesignofAMESim．KeyWords：electrohydraulicpositionservocontrolsystem；lagCorrection；MATLAB；AMESim；optimizationdesign1电液位置伺服系统如图1(a)所示位置控制系统，该系统由指令电位器、反馈电位器、伺服放大器、电液伺服阀、动力元件液压缸组成，液压缸输出的位移反馈到伺服放大器的输入端构成直接位置反馈。如图1(b)所示控

5、制原理，由控制信号经伺服放大器后，输入到电液伺服阀中，经电液伺服阀产生正比于表1主要技术参数参数名参数值参数名参数值电液伺服阀固有频率107阀控液压缸的阻尼比0t3电液伺服阀的阻尼比O．7活塞缸活塞有效面积1．68x10-Zmz电液伺服阀增益2x10-3m3／As有效体积弹性模量6．9x108N加2阀控液压缸的固有频率87．9总压缩容积2．8xlO-3m，输入信号的流量输出到液压缸，液压缸输出位移反馈到伺服放大器的输入端形成偏差信号，由偏差信号控制被控对象。J．J主要技术参数始定值号液压缸负载孑

6、下毒：7I星堕皇垡器fif-,指令电拉器——聂芙套j——。(a)电液位置伺服控制系统筝嚣纠臀叫矾缸ij大器{

7、阀I⋯。⋯位移传感器}控制原理图1被控l对象l上述控制系统的主要技术参数如表1所示。J．2控制系统的传递函数1．2．1电液伺服阀的传递函数}

8、D_l“lOlBf尸~图2力反馈两级电液伺服阀电液伺服阀一般由力矩马达、液压放大元件、反馈机构三部分组成。如图2所示的力反馈两级电液伺服阀，其力矩马达为永磁动铁式力矩马达，前置级为双喷嘴挡板阀，功率级为四通滑阀。电液伺服阀传递函数可以用典型环节来简

9、化，电液伺服阀传递函数可以简化为Gsv一急瑙叫盖+等叫。(1)其中：Kvr为力反馈回路开环增益；K。，为电液伺服阀增益；一∞。，为电液伺服阀固有频率；矗为电液伺服阀的阻尼比。网址：WWW．jxgcs．com电邮：hrbengineer@163．com20t6年第7期l7机械工程师MECHAN}CALENGlNEER1．2．2阀控液压缸的传递函数阀控液压缸的传递函数由阀的线性化方程式(2)、液压缸的流量连续性方程式(3)、液压缸与负载的力平衡方程式(4)推得。AqL-KqAx，《。△pL。(2)式

10、中：K。为流量增益；K。为压力流量系数；石，为活塞位移。，警+cIp卸一万V,了dApLqL=A。(3)一吾+ct，卸一石了。(3)式中：A。为活塞有效面积；成为有效体积弹性模量；V。为总压缩容积；cl。为液压缸总泄漏系数。A，△pL-m。d2Axp+砩华也。+△吒。(4)dt2(It式中：ml为折算到活塞上的总质量；B。为活塞及负载阻尼系数；K为负载弹簧刚度；E为作用在活塞上的负载。由式(2)、(3)、(4)得阀控液压缸的传递函数：印罢2赢。㈦＼∞：‰／式中：动阀控液压缸的固有频障；f}为阀控