基于Simulink的阀控不对称缸速度特性分析.pdf

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1、液压气动与密封／2013年第O1期基于Simulink的阀控不对称缸速度特性分析张国生(新兴铸管股份有限公司，河北邯郸056300)摘要：在建立伺服阀控制非对称液压缸速度的动态数学模型基础上，利用MATLAB仿真软件构建了仿真模型，并结合实际生产系统对其动态特性进行了仿真研究。通过分析，找出影响实际生产中的主要问题，利用PID构建闭环控制数学模型，进一步提高设备的控制精度。关键词：非对称液压缸；伺服阀；仿真；PID中图分类号：TH137．5文献标识码：A文章编号：1008—0813(2013)Ol一0026—03VelocityCharacteriza

2、tionofAsymmetricCylinderControlledbyServoValveBasedonSimulinkZHANGGuo-sheng(XinxingPipesCo．，Ltd．，Handan056300，China)Abstract：Inthepaper，themodelsofdynamicmathsofasymmetriccylindervelocitycontroHedbyservovalveareestablished．ThesimulationmodelisalsoconstructedbymeansofsoftwareMATL

3、AB．Themodels’Sdynamiccharacteristicsarestudiedcombinedwithpracticallyproducesystem．Thedominatingfactorsare~undedoutbyanalysis．ThenthemathsclosedloopisconstructedbyintroducingPID．Itcanimprovegreatlytheaccuracyofpracticallyproducesystem．Keywords：asymmetriccylinder；servovalve；simul

4、ation；PID0前言伺服阀控制不对称液压缸速度是液压控制系统主要一类，在机电液一体化系统中得到广泛应用。在实际的伺服阀控制不对称缸速度的液压系统设计、调试过程中，当系统建立之前，如果能够通过对系统输入、输出及各变量的相互关系建立一个数学模型，然后通过数学方程式求解，构建一个虚拟的仿真系统模型，可以优化系统设计，提高系统可靠性，指导工程技术人员进行机电液调试，从而加快新设备投入时间。图1阀控不对称缸液压伺服系统1阀控不对称液压缸数学模型的建立1．1阀控缸位移传递函数为了便于分析零开口伺服阀控非对称液压缸系图1是一个四通滑阀控制非对称液压缸的液压伺统，

5、假定阀匹配对称．阀口处节流窗口处的流动为紊服系统，液压缸受到外负载力、弹性阻力、粘性阻力以流；温度和液体压缩性的影响在阀中忽略不计，伺服阀及液压油液驱动力．伺服阀在电信号控制下，驱动滑阀和液压缸所连接管道短而粗且不考虑管道的动态和损阀芯左右移动，从而控制液压缸进油和排油，实现液压失；液压缸内、外泄漏为层流流动；供油压力P恒定不缸活塞运动及换向。变，回油压力P。为零。图1中各物理量的方向以箭头所示方向为正。当阀作正向移动时，建立伺服阀流量方程式(1)、式(2)，收稿日期：2012—05—27伺服阀一液压缸流量方程式(3)、式(4)，液压缸的力平作者简介：

6、张国生(1970～)，男，河北隆尧人，工程师，硕士，研究方向为液衡方程式(5)。压工程控制。26HydraulicsPneumatics&Seals／NO．O1．2013Q1=cWX(1)B。——粘性阻尼系数，N·s／m；后。——弹性负载系数，N／m；Q：=cWX(2)、致——液压缸、伺服阀阀芯的位移，m。Q1=Ci)+cepI+“誓(3)令：俨鲁=P2=<㈤Q2=Ci(p_p)-cep2一v2@2誓(4)并定义负载流量：QL=(Q。+Q：)／2(7)p·A·_p2A2=m负载压力：PL=1一卯2(8)。d手t柏。誓'^++F(5)式中——窗口面积梯度

7、，m；根据流体流经微小隙缝的流量特性，对方程式c——伺服阀阀口系数；(1)、式(2)进行小偏差线性化简化，得：QL=Kqx-KcpL(9)

8、p——液体密度，kg／m3；c；、Ce——液压缸内、外泄漏系数，m3／(N·s)式中Kq=OLcdwV(p．-pL)／p(10)。、／)2——无杆腔和有杆腔的容积，m。；设V=A1L，则V2=(v-v1)。——油液体积弹性模量，Pa；由方程式(3)、式(4)、式(5)、式(7)、式(9)计算并m——活塞和负载折算活塞上的总质量，kg；进行拉式变换得出：。一(1+s)F(11)V3mk,BVBktkVkktA．moe

9、oo．~sAes一AA，AA。，AAl。1。。其中：：。+(ci+c。／2)(1+叩2)／(1