针对液压运动控制实验台垂直力控制系统研究

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1、２０１６年１月机床与液压Ｊａｎ?２０１６第４４卷第２期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４４Ｎｏ?２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１６?０２?０３３液压运动控制实验台垂直力控制系统研究王野牧，孟照成（沈阳工业大学机械工程学院，辽宁沈阳１１０８７０）摘要：介绍正在实验室使用的液压运动控制实验台的系统组成及工作原理，并着重描述了其闭环力控制系统。针对实际应用的伺服比例阀及液压缸建立了ＡＭＥＳｉｍ元件模型，在此基础上给出了闭环力控制系统的ＡＭＥＳｉｍ模型。针对该计算机离散力控制系统，分析不同采样时间对系统

2、的影响，并在弹性负载以及非弹性负载两种加载条件下分析动态响应特性曲线，最后加入ＰＩＤ控制器对系统进行了校正，得到较满意的结果。关键词：液压运动控制实验台；力控制系统；ＡＭＥＳｉｍ仿真；离散控制系统；ＰＩＤ校正中图分类号：ＴＨ１３７?９文献标志码：Ａ文章编号：１００１－３８８１（２０１６）２－１０８－３ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＶｅｒｔｉｃａｌＦｏｒｃｅＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃＭｏｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＢｅｎｃｈＷＡＮＧＹｅｍｕ，ＭＥＮＧＺｈａｏｃｈｅｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎ

3、ｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｈｅｎｙａｎｇＬｉａｏｎｉｎｇ１１０８７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｍｏｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｂｅｎｃｈｗｈｉｃｈｗａｓｕｓｅｄｉｎｌａｂｏ⁃ｒａｔｏｒｙｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｉｔｓｃｌｏｓｅｄ⁃ｌｏｏｐｆｏｒｃｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ．ＯｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅＡＭＥＳｉｍｅｌｅｍｅｎｔｍ

4、ｏｄｅｌｓｗｈｉｃｈｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｃｔｕａｌｓｅｒｖｏｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｖａｌｖｅａｎｄｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｙｌｉｎｄｅｒ，ＡＭＥＳｉｍｍｏｄｅｌｏｆｃｌｏｓｅｄ⁃ｌｏｏｐｆｏｒｃｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗａｓｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓａｍｐｌｉｎｇｔｉｍｅｏｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｕｎｄｅｒｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｌｏａｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎ⁃ｃｌｕｄｉｎｇｅｌａｓｔｉｃｌｏａｄａｎｄｎｏｎｅｌａｓｔｉｃｌｏａｄ，ｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐ

5、ｏｎｓｅｃｕｒｖｅｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．ＦｉｎａｌｌｙＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｗａｓａｄｄｅｄｔｏｃｏｒｒｅｃｔｔｈｅｓｙｓ⁃ｔｅｍａｎｄａｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙｒｅｓｕｌｔｗａｓｇｏｔｔｅｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｍｏｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｂｅｎｃｈ；Ｆｏｒｃｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ；ＡＭＥＳｉｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｄｉｓｃｒｅｔｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ；ＰＩＤｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ液压运动控制实验台是以伺服比例阀为控制元件、非对称液压缸为动力装置、工业控制计算机为数据采集和输出元件构成的试验系

6、统，能够满足液压伺服比例控制系统的实验教学及科研要求，可以完成伺服系统的闭环时间响应特性实验、频率特性实验、误差测量实验等。着重研究该实验台阀控非对称液压缸的闭环力控制系统，通过比较不同控制参数对系统稳定性、准确性、响应速度等指标的影响，得出合理的控制参数，提高系统的控制性能。１液压运动控制实验台系统组成及力控制系统工作原理图１为该实验台的液压原理图，其中的闭环力控制系统是由工业控制计算机及伺服比例阀１１、液压缸１３和力传感器１５构成的。图１液压系统原理图收稿日期：２０１４－１１－１４作者简介：王野牧（１９６５—），男，硕士，副教授，研究方向为流体

7、传动及控制技术。Ｅ－ｍａｉｌ：１５９０４０５６２１４＠１６３?ｃｏｍ。第２期王野牧等：液压运动控制实验台垂直力控制系统研究·１０９·２基于ＡＭＥＳｉｍ的力控制系统模型建立液压缸是力控制系统的执行元件，缸的技术参数２?１伺服比例阀模型建立也会直接影响阀控非对称液压缸垂直力加载系统仿真伺服比例阀是力控制系统的核心元件，阀的各项的真实性。根据液压缸的实际参数，利用ＡＭＥＳｉｍ软技术指标直接影响系统的响应时间、稳定性和控制精件建立液压缸模型。图６为液压缸模型，表２为液压度。为了模拟真实的伺服比例阀，在ＡＭＥＳｉｍ中建立缸技术参数，这些参数均是按照真实实验台

8、油缸的参了该阀模型，如图２所示。模型中各参数的具体数值数给出的。如表１所示。图６液压缸仿真模型表２液压缸技术参数图２伺服比