浅析simulink的液压闭环位置控制系统建模与仿真

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1、2013年11月机床与液压NOV．2013第41卷第21期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．4lNo．21DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．21．038基于Simulink的液压闭环位置控制系统建模与仿真陈永清，徐其彬，徐新和(三峡大学机械与材料学院，湖北宜昌443002)摘要：以某试验平台液压闭环位置控制系统为研究对象，建立其数学模型和Simulink仿真模型，分析系统的频域特性，并进行PID校正改善了系统性能；分析不同参数下系统动态性能的变化规律，从而为系

2、统的优化设计提供理论依据，并对校正后系统的外负载干扰进行了误差分析。关键词：液压系统；位置控制系统；Simulink仿真；动态性能中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)21—138—5ModelingandSimulationofHydraulicClosed-loopPositionControlSystemBasedonSimulinkCHENYongqing，XUQibin，XUXinhe(CollegeofMechanical&Material，ThreeGor

3、gesUniversity，YiehangHubei443002，China)Abstract：ThenumericalmodelandSimulinkmodelwereestablishedbytakingthehydraulicclosed—looppositioncontrolsystemforatestplatformasastudyingobject．Thesystemtraitinfrequencydomainwasanalyzed，andrectifiedbytheproportionintegr

4、ationanddifferential(PID)controllertoimprovethesystemperformance．Thevarietylawofsystemdynamicperformanceunderdifferentpa—rameterswasanalyzed．Therebyatheoreticalbasisfortheoptimaldesignofthesystemisprovided，anderroranalysisismadefortherectifiedsystemwithexter

5、nalloaddisturbance．Keywords：Hydraulicsystem；Positioncontrolsystem；Simulinksimulation；Dynamicperformance电液位置控制系统是一种广泛应用的液压控制系统，多为闭环控制，其作用是使控制对象在特定的位置定位，一般常用于机床的往复运动定位、液压电梯的平层定位控制等方面，要求系统有较高的定位精度、快速而平稳的启动和制动、调整方便等，闭环位置控制系统主要由液压动力元件、流量控制元件、液压执行元件、检测反馈装置、比较元件等组。

6、某试验平台采用对称伺服比例方向阀控对称液压图1比例阀控闭环位置控制系统原理图缸闭环位置控制系统，系统原理如图1所示，系统供1系统数学模型的建立油压力为P，回油压力为P，液压缸两腔压力分别为了简化分析，首先作以下假定：为P、P。控制系统的动态性能将直接影响整个试验(1)供油压力P恒定，回油压力P=0；平台的工作性能，以往多采用样机实验的方法研究液(2)阀的4个节流窗口配作且对称，采用矩形压系统性能，需要在时间、空间、费用等方面付出较阀口，阀口处流动为紊流；大的代价，随着计算机仿真技术的发展，其在液压控(3)比例方

7、向阀看作零开口阀，中位死区可以制系统设计与研究方面得到了更广泛的应用。文中首通过电气的方法消除；先建立液压控制系统数学模型，再利用Matlab工具(4)不考虑管道损失及管道的动态；箱Simulink建立系统的仿真模型，并进行动态仿真分(5)油液温度和密度P均为常数。析。收稿日期：2012—10—26作者简介：陈永清(1965一)，男，高级工程师，副教授，主要从事水利水电工程施工机械设计以及液压传动与控制系统的研究。E—mail：cyq@ctgu．edu．cn。通信作者：徐其彬，E—mail：xuqibin102

8、7@163．con。第21期陈永清等：基于Simulink的液压闭环位置控制系统建模与仿真·139·1．1滑口的流量方程1．2液压缸流量连续万程对于理想零开口四通滑阀，进油和回油阀口的流对液压缸两油腔(包括进出油管容积)应用流量为：量连续方程有：Q。=C蚍(P-p)／p(1)Q一ci(p，一p)．．=dVlV1@1(10)+Q=C~／／p(2)式中：C为滑阀节流口流量系数；cIp(p2