电液伺服系统非线性建模与线性建模的比较

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1、),-0)&机床与液压’&44/5"<5/电液伺服系统非线性建模与线性建模的比较李晓辉#徐本洲#聂伯勋!哈尔滨工业大学机电学院#黑龙江哈尔滨%’444%"摘要!针对电液伺服系统的非线性问题-利用MC=RQC>S分析系统-建立了包含流量方程这一非线性在内电液伺服系统新模型-通过仿真获得了系统的实际特性-将仿真结果与线性模型的仿真结果比较-结果表明&非线性模型接近实际系统的模型-能够解决在大负载力下的线性建模的不足-用该方法建立的系统新模型相对直观(简洁(物理概念明确/关键词!电液伺服系统.非线性.流量方程.仿真中图分类号!*2&,%5-%66文献标识码!I

2、66文章编号!%44%$-77%"&44/#/$%4#$-5LH#=S=I’=>MF>HJ@6=BHMWFEL8F>HJ@6=BHMF>*MHDE@=$LVB@JCMFD+H@T=+V?EHSPLWCE<1RC-WUHA>01!JA]G5<^.A:1E>C:EQE>YOQA:GBC:EQO>@C>AAB-+EBDC>L>FGCGRGA<^*A:1>+ACQ<>@9CE>@%’444%-!1C>E"&Q?E@JDE&OQA:GB<$1;YBERQC:FAB_

3、;><>QC>AEBDA1E_CA8OQA:GB<$1;YBERQC:FAB_:QRYAFG1A><>QC>AEB^Q<8AfREGC<>8EF]BAFA>GAYDEFAY<>G1AMC=RQC>SE>EQ;FCF$F;FGA=5*1AE]]B@EC>G1AE:GREQ:1EBE:GABCFGC:<^G1AF;FGA=G1B5MC=RQEGC<>BAFRQGFC>YC:EGAG1EGG1A><>QC>AEB=BAF<

4、^QC>AEB=1C@1^A8=Y:<=]E:GE>YAe]QC:CGC>]1;FC:EQ:<>:A]GC<>5UHVW=@B?&OQA:GB<$1;YBERQC:FAB_QC>AEB.TQ<8AfREGC<>.MC=RQEGC<>67概述阀开口&E&Eq4&Eu4电液伺服系统本身是非线性系统-传统上对电液&&伺服系统非线性问题的处理方式是在稳态工作点处进X%p1=4&E!J+$J%"X%p1=4&EJ%流量!,!,行泰勒级数展开/如果把工作范围限制在

5、工作点附方程&&近-高阶无穷小就可以忽略-并可以把控制滑阀的流X&p1=4&E!,J&X&p1=4&E!,!J+$J&"量方程局部线性化-变量的变化范围小-线性化的精Y’*%!’"YJ%确性就高-阀特性的线性度高-所允许的变量变化范X%p?ll1$2!J%$J&"l1!2J%连续性YG)!YG2%3围就大/然而-当电液伺服系统工作在远离系统的方程Y’*&!’"YJ&工作点时-使增量线性化模型难于奏效-可能得到错X&p?$l1$2!J%$J&"$1!2J&YG)!YG误的结果或不确定的结果/为此-利用.EGQED提供力平衡&的动态仿真工具MC=RQC>S-

6、完全按照系统数学方程对?!J$J"pVY’l8Y’l%’l,%&&2YG+方程YG其进行建模和仿真-建立了接近实际系统的非线性模型/97非线性建模与线性建模87动力机构数学方程根据系统的数学模型建立非线性模型如图&所由四通滑阀和对称液压缸组成的液压动力机构如示/图%/系统由-部分组成-左腔(右腔的数学模型及其力平衡模型-在建立左右腔模型时-考虑到阀开口方向不同-流量方程不一样-选择M8CG:1元件-&E作为控制信号-流量方程的非线性体现在左右腔的模型中-这是一个典型的非线性系统/最后得到整个封装模型!图!-""-开口量&E和负载力,作为模型的输入-位移’

7、-驱动力,U-速度’Z-加速度’作为输出/该模型完全按照数学方程建立-没有经过任何近似处理-可近似于实际的系统/而用泰勒定理在平衡点附近展开-消去高阶项-图%6阀控缸原理图2%32%3得到的线性化模型如图#所示/动力机构的基本方程如下&&机床与液压’&44/5"<5/),-2)图&6非线性模型析比较线性化化建模和非线性建模动态响应/-5%6阶跃信号响应的比较系统在原点附近工作-非线性动态响应完全按照数学模型进行运算-线性建模忽略了粘性阻尼和一些因素而简化了传递函数-因此在原点附近阀的流量增图-6封装模型益最大-流量$压力系数最小-因而系统的增益最高-响

8、应速度比非线性快-阻尼比最低-线性仿真在跟踪阶跃信号时出现振荡/由图’(/可见-