电液控制系统.doc

电液控制系统
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电液控制系统
电液系统
摘要:电液系统具有相应快速、控制灵活等优点而广泛应用于现代工业中,对促进工业发展具有重要的作用。本文从电液控制系统的建模以及电液元件(伺服阀、比例阀)研究状况、电液系统的未来发展趋统
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,采用MATLAB/Simulink对系统动态特性 进行了仿真分析[16]。MILICV 等运用状态空间法对电液位置伺服系统进行理论建模与仿真研究,建立了系统的线性化模型,并对采用 H∞控制方法下系统的动态特性进行了仿真研究[17]。傅晓云等以某水下航行器舵机液压伺服系统 为研究对象,通过简化建立了舵机液压系统的线性化模型,基于AMESim仿真软件对系统的动态响应特性、抗干扰能力进行了仿真分析。仿真结果表明该系统具有良好的动态响应特性与较好的抗干扰能力,对实际工程应用具有一定的指导意义[18]。王栋梁等给非对称阀控非对称缸重新定义了负载流量与负载压力,推导出一个通用的阀控缸系统数学模型[19]。张远深等通过线性化处理,建立了变柔性负载实验台变频式电液力控制系统的线性化数学模型,联合AMESim 与Simulink 建立了系统的仿真模型,并进行了控制算法的仿真。仿真结果表明基于模糊自适应 PID 算法改善了系统的动态特性[20]。熊新等人运用功率键合图法建立了单轨车辆换轮库回转机构液压系统的状态方程,并结合MATLAB对系统进行了仿真。分析了流量系数及油液体 积弹性模量对系统动态特性的影响。研究结果表明,键合图法与MATLAB软件相结合能直观地分析系统参数改变对系统动态性能的影响[21]。王艾伦等综合应用功率键合图理论、大统分析法与耦合理论对复杂非线性液压系统进行了建模与分析[22]。
从上述可知目前电液伺服系统的建模方法主要 有两种:(1)通过机理建模获得系统传递函数或状态空间方程,利用 Matlab / Simulink等软件进行仿真分析
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;(2)通过图形建模形式(键合图等) 建立系统模型,利用 AMESim、20-Sim 等专业软件进行系统仿真。
2、2非线性建模研究
不管就是图形建模还就是机理建模,在建模过程中多数仅考虑了系统的主要非线性因素,忽略了次要因素或进行了某种近似处理。在实践过程中,即使忽略微小的非线性因素,往往也会引起较大误差,导致理论分析与实际情况不符,所以要充分考虑电液伺服的非线性因素。
杨军宏等分别推导了阀控非对称缸正反两个方向运动时的状态空间方程,再将其统一表示成一个完整的非线性模型,并进行了反馈线性化推导[23]。CHEN Chun ta以一六自由度的电液伺服并联平台为研究对象,建立了考虑摩擦非线性因素的综合数学模型,通过实测动态数据对系统的模型进行了辨识,并与未考虑非线性摩擦力的数学模型进行了比较分析。研究结果表明,非线性摩擦力对系统的动态性 能具有很大的影响,不容忽视[24]。高翔等运用非线性分析方法对一试验用电液伺服系统进行理论建模与仿真研究,引入了一个非线性状态方程模型来描述系统的动态特性,并在 MATLAB/Simulink 环境下实现了系统的模拟与仿真, 验证了所建立的非线性状态方程模型能够较为准确地 描述系统的动态特性[25]。刘丽兰等针对闭环控制的机床进给伺服系统,建立了考虑摩擦与间隙非线性因素的综合数学模 型,仿真研究了摩擦与间隙非线性在低速进给条件下 对工作台输出的影响规律[26]。
综上所述,非线性因素对电液伺服系统动态特性的影响不容忽视,考虑非线性因素的研究结论与实际情况重合度更高,更能解释实际动态测试中出现的时域波形复杂、频域尖峰繁多等异常现象,使综合分析系统的动态特性变得更接
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近实际。
3电液比例阀研究
电液比例阀就是电液比例控制技术的核心与主要功率放大元件 , 代表了流体控制技术的发展方向。它以传统的工业用液压控制阀为基础,采用电-机械转换装置 ,将电信号转换为位移信号 ,按输入电信号指令连续、成比例地控制液压系统的压力 、流量或方向等参数。根据用途与工作特点的不同,电液比例阀可以分为比例压力阀、比例流量阀与比例方向阀三类 。
对于比例压力阀,从不同的角度不同学者进行了不同的探索。从数字式的比例阀角度,由步进电机驱动的增量式数字压力阀与用开关电磁铁操纵的高速开关型数字压力阀都已达到了使用阶段[27]。环控制精度高 ,无需 A/D与 D/A转换器就能直接与计算机接口。从改善比例压力阀的性能角度, 德国亚琛工业大学的泽纳重点研究了直接检测的比例压力阀 ,并特别介绍了采用直接压力电检测的比例溢流阀[28]。我国浙江大学的郁凯元在文献分别研究了采用系统压力直接检测与主阀芯速度反馈的比例