液压伺服闭环控制系统的simulink仿真实现

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1、万方数据第22卷第5期20O年10月沈阳工业大学学报JoumaJofSheIl弦ngUn№rs时ofTechnologyV01．22No．5oct．20O文章编号：1000一1646(2000旧5一0370一03液压伺服闭环控制系统的SIMULINK仿真实现王野牧1，王洁1．陈先惠1，王炳君2(1．沈阳工业大学机饭工程学院，辽宁沈阳110023；2．鞍山合成集团股份有限公司，辽宁鞍山114000)摘要：介绍了一种由伺服阀和位移传感器构成的液压位置闭环控制系统，讲述了该系统的工作原理，并推导出了该系统的动态响应数学表达式．以MAllAB中动态仿真工具SIMUL肿(软件包为开发工具，将其应

2、用于该液压伺服闭环控制系统的动态响应计算中，给出了动态响应仿真结果，为液压系统的仿真计算提供了一种更加通用、准确、快捷的方法．关键词：伺服系统；仿真；SIⅦⅡ．r卜Jl<软件包中图分类号：TP391．9文献标识码：A液压控制系统的动态响应仿真计算一直是液压行业不断研究的一个门类，也是研究控制系统动态响应特性常用的手段．在常用的实现方法中一般采用个人编制计算机软件的方法实现，不论从数据的录入、数据的输出和图形的显示等部分都需经人工编程，有时甚至核心的计算部分也得由人工编写完成，这样使得对一个简单系统的计算也变得很复杂，经常花费大量时间来处理程序本身的问题，容易出错、通用性差，如果想随时观

3、察系统中某个参数的变化更是困难，对液压系统经常出现的非线性因素的处理也较困难．MATLAB是一个面向科学与工程计算的高度集成的软件工具，经过十几年的不断发展和完善已变得非常强大，近几年推出的WINDOWS版本更为一般科技工作者的使用提供了方便．MATLAB提供的SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统分析，也支持具有多种多样频率的系统．在SIMULINK环境中利用鼠标就可以在模型窗口中直观地“画”出系统模型，然后直接进行仿真．SIMULINK软件包的问世给液压系统的动态仿真计算提供了强大的武器，便人们彻底摆脱了个人小

4、作坊式的研究模式．1液压伺服闭环控制系统的物理模型及工作原理位置控制系统．1为位移传感器；2为双作用对称液压缸的活塞杆；3为力马达或比例电磁铁；4为伺服阀或比例阀；5为电液伺服阀或电液比例阀控制器；U；为输入的电压信号；【，，为由位移传感器构成的反馈信号．当U增加时【，；与【，，的偏差信号就会增加，使得3的输出力增加，这样就会推动4向左侧移动，高压油只就会经过阀输出到油缸的左腔推动油缸向右侧运动，油缸向右侧的运动使得位移传感器l的输出电压阢增加，U与U的偏差值就会随之减小直到零为止(无负载时)，这样油缸就会在右侧新的位置上停止．如果U减小，响应过程与上述过程相反．动态响应仿真就是要研究

5、当给定一个特定的输入信号U时，系统中某个或某几个参数(位置、压力等)的动态变化过程．图l是一个由伺服阀或比例阀所构成的闭环图l液压系统模型图收稿日期：1999一12～03作者简介：王野牧(1965一)，．广东东莞人，沈阳工业大学副教授，硬士．万方数据第5期王野牧等：液压伺服闭环控制系统的SIMULINK仿真实现37l2控制系统的数学模型根据图l可写出如下方程阀的输出流量方程厂■———-QI_q∞刘芝掣(1)式中q为阀口流量系数；∞为阀芯周长；鼍为阀芯位移；p为油液密度}pI为恒压油源供油压力；p。为负载压降．油缸流量平衡方程Q。一鲁+印，+鲁粤㈨式中A。为油缸有效作用面积；墨为油缸位移

6、；G为油缸总泄漏系数；成为油液弹性模数；K为阀到油缸前、后腔总容积．油缸力平衡方程(忽略负载)觚=Ml争+岛訾(3)式中M，为油缸等效质量；

7、B．为油缸粘性阻尼系数．阀芯位移方程l，一(【，-～晦笠)心“。一一i式中【，。为输入电压；K．为弹簧刚度；K。为位移传感器放大倍数；‰为力马达增益．田式(1)、【2，得粤=等∽瓦半一爿，鲁一啪)由式：3)得里翌：生n一生盟d￡2M。P1^tdf设状态变量墨2pl五2墨墨=鲁控制系统状态方程可写为站鲁蚂蚁i／峥一彳Ⅸ一销幺=墨毫=击x一鲁码3状杰方稗的SMI丌仆Ⅸ宴孤(4)图2即为针对方程(7)～(9)的SIMULINK仿真模块图．对于液压系统中

8、常见的饱和开方等非线性因素，利用它专用的模块很容易处理．图2中除具体数值外均是由计算机鼠标拖动所制成的(其中包括信号连线)．图2仿真软件结构图)6∞n@㈣万方数据目3★=十#§t

9、(tⅢ女#)¨自《gndR自％4结论(1)s1MuLINKB十Ⅸ女∞#*自．*E‘*t∞z÷*{∞*★女日E*R*-t∞l』n+H*，m&{#Ⅲ∞№#I”-■##dⅢ＆sI¨uLINK∞々月。Ⅷm’．}％■H№#E∞￡女r*(2)“＆#*Ⅲ∞№}÷“d■m-i*＆H嚣