电液力伺服控制系统设计与动态仿真.docx

,,李刚(安徽电子信息职业技术学院,安徽弊埠233030)摘要:介绍了电液力伺服控制系统的特点与应用,利用MATLAB/simulink对工件疲劳实验机控制系统进行了模型建立、稳定性分析及校正设计,得出电液力伺服控制系统设计的一燉方法和特点。关键词:电液力伺服控制系统;MATLAB/simulink:Bode图;动态仿真屮图分类号:TP15 文献标识码:A文章编1673-2006(2008)04-0111-04电液力伺服控制系统一般由指令装置、伺服放人器、电液伺服阀、液压缸和力传感器等组成,广泛应用于各类材料实验机、结构物疲劳实验机、带材张力控制以及车轮刹车等装宜屮,具有响应速度快、精度髙、功率大、结构紧凑和使用方便等优点。电液伺服控制系统设计包括静态与动态设计。动态设计的目的是分析系统的稳定性、准确性和快速性等动态性能是否满足设计要求。随着计算机技术的不断发展,液压系统的动态仿真方法逐渐得到广泛应用,对改进系统设计和提高系统可靠性都具有重要意义。本文以工件疲劳实验机控制系统设计为例,论述电液力伺服控制系统在MATLAB/simulink环境卜的动态设计与仿真方法。1控制方案与静态设计如表1所示的工件疲劳实验机电液力伺服控制系统设计要求和给定参数,采用双杆液压缸对试件进行-加载,采用力传感器进行检测反馈,从而构成伺服阀控制液压缸的闭环电液力控制系统,克原理图与方框图如图1所示。表I丁件疲劳实验机电液力伺服控制系统设计要求和给定参数项目符号参数单位质量M450kg工件弹簧刚度Ks9000-180000N/cm液压缸最大行程S10cm压下最大负载力Fm90000N系统性能参数控制精度efW±5时间常数tl10s图I工件疲劳实验机电液力伺服控制系统原理图静态设计的主要内容是确定液压动力元件参 足整个系统所要求的动态特性,还要考虑与负载参数,选择系统的组成元件。液压动力元件参数应能满 数的最佳匹配,以保证系统的功耗最小,效率高。按收稿日期:2007-11-13作者简介:徐敬广(1974・),安徽萧县人,助教,研究方向:机械加工。照表1所示的设计要求,选取与计算动力元件参数 如表2所示。表2元件的主要参数项H供油压力(ps)液压缸有效面积(Ap)活塞杆直径(d)最大流量(qm)压力增益(Kp)伺服阀增益(Ksv)力传感器増益(KfF)(N/n2)/n254XIO6m/nA&8XIO'62系统动态设计2」 系统模型建立系统建模一般利用微分和差分方程进行,但对典型的电液伺服控制系统可口接引用系统组成元件或环节的数学模型建立传递函数。工件疲劳实验机电液力伺服控制系统组成元件或环节的传递函数为:伺服放犬器传递函S:M(s)/Uc(s)=Ka电液伺服阀传递函数KsvGsv(5)=Q()/△/=K卯(视为比例环节)液压缸与负载的传递函数:(++1)Fg=KP 2(丄+1 )(七+2co caX斛)式中⑴——负载固有频率;⑴ 阶惯性环节的转折频率;血——二阶振荡环节的固有频率;5)—二阶振荡环节的阻尼比。通过系统给定参数和查阅伺服阀样本,计算