电液比例柱塞泵控制仿真分析.pdf

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1、液压气动与密封／2011年第6期电液比例柱塞泵控制仿真分析石前列吴向东黄贵川(西南交通大学机械工程学院，四川成都610031)摘要：建立电液比例斜盘式轴向变量柱塞泵闭环流量控制系统的数学建模，利用MATLAB／Simulink进行动态仿真。分析系统的响应特性，并在系统中加入PID控制器。仿真结果表明，PID控制器能显著改善系统响应特性。关键词：PID控制；Simulink：仿真中图分类号：TP273TH137．51文献标识码：A文章编号：1008—0813(2011)06-0020—03SimulationAnalysisofElectro——hydraul

2、icProportionalVariableDisplacementPistonPumpSHIQian-lieWUXiang-dong2HUANGGui-chuan(SchoolofMechanicalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：Theclosed-loopsystemcontrolmodelofelectro-hydraulicproportionalswash-plateaxialvariabledisplacementpistonpumpisb

3、uilt．ByMATLAB／Simulink，analysistheresponsecharacteristicsofthesystem，addingPIDcontrollerinthesystem．simulinkresultsshow．thatPIDcontrollercanimpmvetheresponsecharacteristicsofthesystemevidently．KeyWords：PIDcontrol；Simulink；simulationO引言当通人的电流变化时，阀7的开口量同时也将发生变化，即流过电液比例流量阀7的流量也发生变化。在液

4、压系统中，变量轴向柱塞泵因具有节能、低噪当通入阀7电磁铁的电流增大时，作用于阀7阀芯上声和先进的控制技术，而广泛应用于注塑机械、建材机的电磁力将会变大，推动阀芯向左运动，从而使通过械、加工机械、工程机械、交通运输机械以及船舶、航阀7阀口的流量变大，而泵输出的流量瞬时没有变空、军事等领域。闭环型电液比例变量柱塞泵可进行压化，将造成阀5两端压差降低。推动流量控制阀5的力和流量的自动控制。通过对电液比例变量柱塞泵流阀芯向右运动，使阀5的开口量变小，从而流人到控量控制系统的仿真，了解其响应特性，设计相应的控制制柱塞的流量也将变小，控制柱塞的压力变低，弹簧器．使整个系

5、统得到优化。推动斜盘运动，使斜盘的倾角变大．即柱塞泵的输出1系统结构与原理流量变大。当输出的流量和需要的流量相等时．系统1．1结构组成达到平衡状态。电液比例变量柱塞泵闭环控制系统如图1所示。主要由变量柱塞泵1、流量控制阀5、电液比例流量阀7等组成。1．2工作原理当系统开始工作时。系统能够达到的压力由电液比例流量阀7出口处的负载所决定，而流量则由通入电液比例流量阀7的电磁铁的电流所决定。收稿日期：2010-08—13l一变量柱塞泵2一控制柱塞3一压差控制阀作者简介：石前列，男，西南交通大学硕士研究生，研究方向为液压系统4一节流孔5一流量控制阀6一节流孔7一电液

6、比例流量阀控制。图l电液比例变量柱塞泵闭环控制系统原理图2O：：2数学模型的建立SIMULINK工具箱，将对应的数学模块拖到建模窗口并连接，在原有模型的基础上设计PID控制系统。设置相输入电液比例流量阀7的电流和变量柱塞泵输出应模块的参数和仿真时间，进行模拟仿真。系统的方框流量之间的关系：如图2所示，泵的输出流量动态响应曲线如图3所示。Q7()【P()()】^s++g2)s+(后7+后)Q=誓M+Qdx5+Q，(1)(2)式中——表示泵高压腔的容积；——液压油的弹性模量；p——泵的输出压力；A——表示泵内的泄漏系数；图2流量控制系统Simulink模型Q，—

7、—表示流入负载的流量；Q。——泵的输出流量；Q——通过阀5的流量；A——阀5阀芯端面积；——阀5阀芯移动的位移。根据流量的连续性方程。泵的输出流量满足：将式(2)进行拉氏变换得：Qp(s)一Qs-Q，-A55X5=(+^(s)(3)图3泵的输出流量动态响应曲线Xc(s)和阀5出口压力p5(s)之间的关系：4结论AX(s)=—{—一p(s)(4)通过电液比例变量柱塞泵的流量特性仿真，可以s。得到如下结论。根据阀芯的力平衡方程和阀5节流口流量方程(1)电液比例流量泵能实现出口流量的比例控制。得：(2)在闭环流量控制系统中，泵的动态性能指标在Q5()：Ko,十某些

8、方面还需要进一步改善。比如：调整时间偏长。影ss+k