某旋压机电液伺服系统的设计与仿真_课程设计说明书1 精品
第7章 电液伺服系统的设计和应用
最大负载力为：32900N； 最大负载速度：0.022m/s
找阀控缸动力机构的输出特性与该负载轨迹相切， 并使两者的最大功率点尽量靠近，负载轨迹的最大 功率点可通过求导数并令其为零求得，其值为：
F 24860 N
v 0.0193 m / s
液压动力机构的最大功率点公式为：
2 F Ps A 3
欢 迎 使 用
《液压伺服与比例控制系统》
多媒体授课系统
燕 山 大 学
《液压伺服与比例控制系统》课程组
第7章 电液伺服系统的设计和应用
本章摘要
工程上常用频率法设计液压伺服系统，这是一种 试探法。根据技术要求设计出系统以后，需要检 查所设计的系统是否满足全部性能指标。如不能 满足，可通过调整参数或改变系统结构(加校正) 等方法，重复设计过程，直至满足要求为小。因 为设计是试探件的，所以设计方法具有较大的灵 活性。
Q0 I 1.1 10 5 s2 2 * 0.56 ( s 1) 2 250 250
光电检测其和伺服放大器可看成比例环节：
I K E
增益K可通过改变伺服放大器的增益在较宽的范围 内调整。计算液压缸的容积时，考虑到管道容积， 加上系数：
Vt LA 1.15 0.15 94.25 10 4 1.15 1.626 10 3 m 3
y 0.5E 1 10 3 m
系统的开环增益为：
vm Kv 22(1 / s) y
对上述系统进行动态分析：
5、修改动力机构参数，改善系统性能 （1）、确定活塞面积 系统不加校正，为保证增益和足够的稳定裕量，至 少应有： 4K 4 22 88rad / s
2、方案选择 选择合理控制方案，拟定大体结构，绘制系统原理方块图； 3、静态计算 根据系统要求和负载条件，选择动力机构的形式和参数。 （1）、确定供油压力； （2）、通过负载轨迹，求驱动力机构的匹配参数； （3）、选择伺服阀，根据系统的工作状态及精度要求， 确定系统的开环增益，选择传感器、放大器和其他元件； 4、动态分析计算。 （1）、列出各元件运动方程，求传递函数；。 （2）、绘出系统方块图、开环和闭环频率特性，分析系 统的稳定性，校核系统的频宽和峰值； （3）、通过仿真分析系统动态品质指标。
电液伺服控制实验课程介绍
电液伺服控制实验课程介绍1教学单位名称：机械科学与工程学院2 .实验中心名称：液压基础实验中心3 .课程名称：电液伺服控制4,课程代码：4124155,课程类别：专业课6 .课程性质：选修7 .课程学时：28学时，其中含实验4学时8 ,课程学分：1.59,面向专业：机械工程10 .实验课程的教学任务、要求和教学目的电液伺服控制系统实验课的开设是为了使学生将课堂上较为抽象的理论内容，如位置反馈、速度反馈、力反馈等各种闭环控制形式，伺服阀静态特性、动态特性等控制元件特性，阀控液压缸的频率响应特性、外特性等控制回路特性等，通过实物的形式获取直观概念。
要求学生能够识别电液伺服系统中主要控制和执行元件，根据控制要求用给定的液压元件和管路搭建控制回路，根据反馈形式合理安置和连接传感器，用计算机对伺服系统进行控制和实时数据采集。
其目的是使学生通过实验课熟悉基本的电液伺服系统的基本构成、使用及连接方式；熟悉各类实验的基本操作；培养制定、实施实验方案，实脸数据处理、分析，实验报告撰写等基本的科学研究能力。
通过实验课能够将抽象的控制理论与实际的系统输入输出规律、现象进行对照，反过来促进学生对控制理论的深入理解并思考导致理论与实际之间存在差异的因素，对学生工作后独立进行系统设计具有重要的指导意义。
11 .学生应掌握的实验技术及实验能力(1)掌握液压传动、液压伺服系统中常用元件的工作原理，能够利用所知的液压元件组成简单的液压传动、液压伺服系统；(2)了解液压的组成及液压元件、管路的连接形式，可以使用快速接头、焊接接头等进行管路连接；(3)了解液压伺服系统闭环的构成方式及电控系统的连接形式，可以按照系统原理图自行组装一套液压伺服系统；(4)了解计算机控制指令的输出方法及数据采集方法，可以进行简单的计算机控制程序编写并利用计算机读取实验数据；(5)掌握实验数据的处理和分析方法，能够根据采集数据分析液压伺服系统的控制特性。
电液力伺服控制系统设计与动态仿真
M Ks S Fm ef t1
表 1 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 参 数
450 9000～ 180000 10 90000
单 位
kg N� cm cm N s
工 件
系统性能参数
≤±5
10
图 1 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 数, 选择系统的组成元件。 液压动力元件参数应能满
+ 1)
(
2 s Ν 0 + 1) ( 2 + 2 × 2 + 1) Ξr Ξ0 Ξ0
s
图 2 系 统 sim ulink 动态模型
图 3 系统开环传递函数B ode 图
112
2. 2 系统稳定性分析 电液力伺服控制系统中伺服阀的固有频率一般 远大于负载固有频率, 可以视为比例环节。 此时, 若 负载刚度远大于液压弹簧刚度 , 系统动态特性主要 由液体压缩性形成的惯性环节决定; 若负载刚度远 小于液压弹簧刚度 , 则二阶振荡环节的固有频率处 的谐振峰值抬高。 只考虑液压缸与负载的动态特性 时, 系统是稳定的, 若考虑到力传感器、 伺服放大器 和电液伺服阀的相位滞后时 , 系统可能变为不稳定。 根据图 2 所示的系统 sim ulink 动态模型 , 绘制出系统 开环传递函数的 Bode 图如图 3 所示, 上图为幅频特 性图 , 下图为相频特性图。 由幅频特性图可看 出, 频 率为 Ξ0 = 674 rad �s
F g = K pA p s
2 2 Ξ m
式中 Ξm —— 负载固有频率; Ξr —— 一阶惯性环节的转折频率; Ξ0 —— 二阶振荡环节的固有频率; Ν 0 —— 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 , 计算当 负载弹簧 K s = 180000 N �c m 时, 传递函数中的主要参 数: 放大器增益 K a = 40000 m A� V , Ξr = 0. 588 rad �s, Ξ m = 200r ad �s , Ξ0 = 674r ad �s, Ν 0 = 0. 005 。 其中, 放大器 增益需要在求出系统开环增益后, 根据其他环节增 益获得。 系统开环增益 K 0 可根据稳态控制精度来确 定。 为得到 ± 5◊ 的稳态控制精度, 开环增益为 K 0 = 1�0. 05 = 20, 取 K 0 = 25。 根据系统各环节的传递函数 , 建立系统 si m ulink 动态模型如图 2 所示。
电液伺服控制系统(含实验内容)教学大纲
《电液伺服控制系统》（含实验内容）教学大纲课程编码：08241068课程名称：电液伺服控制系统英文名称：electro-hydraulic servo control system开课学期：1学时/学分：30 （其中实验学时：4 ）课程类型：专业课开课专业：机械电子工程专业本科生选用教材：《液压伺服控制系统》王春行主编主要参考书：执笔人：刘昕晖一、课程性质、目的与任务本课程为机械电子工程专业本科生专业选修课。
通过对本课程的学习使学生了解液压伺服控制的基本理论、液压伺服控制元件和液压伺服控制系统等知识，了解液压伺服控制元件和系统的作用原理、特性分析及设计计算等。
二、教学基本要求1．了解电液伺服系统的基本概念2．了解液压伺服控制的基本理论、基本方法。
3．了解液压伺服控制元件和液压伺服控制系统组成和基本原理。
4．了解液压伺服控制元件和系统的特性分析及初步设计计算方法。
三、各章节内容及学时分配第一章液压伺服控制系统概述（2学时）本章介绍液压伺服控制系统的工作原理、组成、分类、优缺点和应用。
通过本章的学习，可以对液压伺服控制系统有一个大致的了解。
1．1 液压伺服控制系统的工作原理和组成一、液压伺服控制系统的工作原理二、液压伺服控制系统举例三、液压伺服控制系统的组成1．2 液压伺服控制系统的分类一、按输入信号的变化规律分类二、按系统输出量的名称分类三、按驱动装置的控制方式和控制元件的类型分类四、按信号传递介质的形式分类五、按液压动力机构是否对称分类1．3 液压伺服控制系统的优缺点一、液压伺服控制系统的优点二、液压伺服控制系统的缺点1．4 液压伺服控制系统的发展和应用概况第二章液压放大元件（4学时）液压放大元件是液压伺服系统中的一种主要控制元件，它们的性能直接影响到液压伺服系统购工作品质，因此必须对它们的特性及设计淮则进行研究。
液压放大元件可以是液压伺服阀或伺服变量泵。
本章只讨论液压伺服阀，包括滑阀、喷嘴挡板阀和射流管阀。
电液伺服系统的建模与控制研究
电液伺服系统的建模与控制研究引言：电液伺服系统（Electro-Hydraulic Servo System）是一种广泛应用于机械领域的控制系统，其通过电气信号控制液压元件，实现对物体位置、速度和力的精确控制。
随着工业自动化技术的不断发展，电液伺服系统在工业生产中的重要性越来越突出。
本文将从电液伺服系统的建模与控制两个方面展开研究，深入探讨其原理和应用。
一、电液伺服系统的建模电液伺服系统的建模是研究其工作原理和特性的基础。
建模是将实际系统转化为数学模型，通过模型分析和仿真研究系统的性能。
电液伺服系统的建模过程涉及到液压传动、机械传动、电气传动以及控制算法等多个方面。
1. 液压传动的建模液压传动是电液伺服系统中最关键的部分，其负责将电信号转化为液压信号，并通过液压元件传递给执行机构。
液压元件包括液压泵、阀门、缸筒等。
液压泵将液体加压，并通过阀门控制液体的流动。
液压缸通过泵送的压力作用，实现对物体位置、速度和力的控制。
液压传动的建模需要考虑压力、流量、阀门开度等方面的变化，利用流体力学和控制理论进行数学描述。
2. 机械传动的建模机械传动是将液压力转化为机械力，实现力的传递和位置的控制。
机械传动包括齿轮传动、皮带传动、曲柄机构等，其目的是将液压系统提供的力矩和转速传递给负载。
机械传动的建模需要考虑传动效率、摩擦损耗等因素，通过机械动力学和力学原理进行数学描述。
3. 电气传动的建模电气传动是将输入信号转化为电气信号，并通过电子元件和电机来实现力和速度的控制。
电气传动包括信号转换、功率放大、速度控制等。
常见的电气传动元件有电阻、电容、电感等，电机则是实现力和速度控制的核心部件。
电气传动的建模需要考虑电路理论和电机原理，通过电路分析和电机模型进行数学描述。
4. 控制算法的建模控制算法是电液伺服系统中实现控制和调节的关键。
常见的控制算法有比例控制、PID控制、模糊控制等。
控制算法的建模需要考虑系统的动态特性和控制目标，通过控制理论和信号处理进行数学描述。
伺服课程设计1
；
am——液压缸运动的最大加速度，
x & y
结晶器端的位移 y 与液压缸端的位移
x
的关系为
y = K −1 x
& & 结晶器端的速度 y 与液压缸端的速度 x 的关系为
y = k −1 x
x y 结晶器端的加速度 && 与液压缸端的加速度 && 的关系为系为
••
•
（2） 液压动力元件的动特性 ） ① 建立液压动力元件的数学模型 液压动力元件的动特性可由动力元件的三个基本方程来表示， 即：电液伺服阀的流量方程、液压缸的连续性方程与液压缸与负 载运动部件的动力学平衡方程。由本课题分析可知，本结晶器系 统负载折算到液压缸上的负载有等效惯性负载、粘性阻尼负载、 干摩擦负载Ff和重力负载G等，立出该伺服系统动力元件的三个 基本方程。再根据这三个基本方程的拉氏变换式推出该液压动力 元件的输出方程，如下式。
四．系统主要设计参数 （见任务书） 五．课程设计各阶段的工作及进度
K ce = K c + Ctp
K c 为阀的流量-压力系数，由阀的零位泄漏决定
ql Kc = ps
Ctp为液压缸的泄漏系数.
ωh
——动力元件的液压固有频率，
ωh =
2 4β e Ap
Vt mt
7 × 10 8 p a
其中 βe——油液的等效体积模量，一般取
m ——结晶器折算到液压缸的等效质量， mt = m k 2 t
课程设计课题介绍： 二． 课程设计课题介绍：
课题名称： 课题名称：连铸结晶器电液伺服振动系统的设计
连铸结晶器简解
Fg = p g Ag = mg ⋅ l 2 / l 3
电液伺服控制系统的设计
Ap ——液压缸活塞的有效面积；x p ——活塞的位移； 液压缸活塞的有效面积； 活塞的位移； 液压缸活塞的有效面积 活塞的位移 Ctp--总泄漏系数；Vt——液压缸进油腔的容积；βe—— 总泄漏系数； 液压缸进油腔的容积； 总泄漏系数 液压缸进油腔的容积 系统的有效体积弹性模量。 系统的有效体积弹性模量。
电液位置伺服控制系统以液体作为动 电液位置伺服控制系统以液体作为动 力传输和控制介质，利用电信号进行控制 力传输和控制介质， 输入和反馈。 输入和反馈。只要输入某一规律的输入信 执行元件就能启动、 号，执行元件就能启动、快速并准确地复 现输入量的变化规律。 现输入量的变化规律。电液位置伺服控制 系统是最为常见的液压控制系统， 系统是最为常见的液压控制系统，实际的 伺服系统无论多么复杂， 伺服系统无论多么复杂，都是由一些基本 元件组成的。系统的核心是电液伺服阀， 元件组成的。系统的核心是电液伺服阀， 它的性能直接影响甚至决定整个系统的性 功用十分重大。 能，功用十分重大。
系统数学模型的建立
(式中 k1=1/Ap) 计算得到负载扰动引起的稳态 误差为：ess=0.057×10-3（m）
（1）比例阀线性化流量方程 ） Q L = K q xv − K c p L （1） ） 式中K 比例阀流量增益； 比例阀流量－ 式中 q——比例阀流量增益；K c ——比例阀流量－压力 比例阀流量增益 比例阀流量 系数； 负载压力； 比例阀阀芯位移。 系数；p L——负载压力；xv——比例阀阀芯位移。 负载压力 比例阀阀芯位移 （2）伺服油缸流量连续性方程 ）
系统的阶跃响应曲线
从上两幅图中可以看出， 从上两幅图中可以看出，系统的幅值裕度 与相角稳定裕度均为负值， 与相角稳定裕度均为负值，阶跃响应曲线 为发散振荡，说明系统是不稳定的， 为发散振荡，说明系统是不稳定的，必须 校正。 校正。
MATLAB电液位置伺服控制系统设计及仿真教案资料
M A T L A B电液位置伺服控制系统设计及仿真数控机床工作台电液位置伺服控制系统设计及仿真姓名：雷小舟专业:机械电子工程子方向：机电一体化武汉工程大学机电液一体化实验室位置伺服系统是一种自动控制系统。
因此，在分析和设计这样的控制系统时，需要用自动控制原理作为其理论基础，来研究整个系统的动态性能，进而研究如何把各种元件组成稳定的和满足稳定性能指标的控制系统。
若原系统不稳定可通过调整比例参数和采用滞后校正使系统达到稳定，并选取合适的参数使系统满足设计要求。
1 位置伺服系统组成元件及工作原理数控机床工作台位置伺服系统有不同的形式，一般均可以由给定环节、比较环节、校正环节、执行机构、被控对象或调节对象和检测装置或传感器等基本元件组成[1]。
根据主机的要求知系统的控制功率比较小、工作台行程比较大，所以采用阀控液压马达系统。
系统物理模型如图1所示。
图1 数控机床工作台位置伺服系统物理模型系统方框图如图2所示。
图2 数控机床工作台位置伺服系统方框图数控机床工作台位置伺服系统是指以数控机床工作台移动位移为控制对象的自动控制系统。
位置伺服系统作为数控机床的执行机构，集电力电子器件、控制、驱动及保护为一体。
数控机床的工作台位置伺服系统输出位移能自动地、快速而准确地复现输入位移的变化，是因为工作台输出端有位移检测装置（位移传感器）将位移信号转化为电信号反馈到输入端构成负反馈闭环控制系统。
反馈信号与输入信号比较得到差压信号，然后把差压信号通过伺服放大器转化为电流信号，送入电液伺服阀（电液转换、功率放大元件）转换为大功率的液压信号（流量与压力）输出，从而使液压马达的四通滑阀有开口量就有压力油输出到液压马达，驱动液压马达带动减速齿轮转动，从而带动滚珠丝杠运动。
因滚珠丝杠与工作台相连所以当滚珠丝杠 运动时，工作台也发生相应的位移。
2数控工作台的数学模型 2.1 工作台负载分析工作台负载主要由切削力c F ,摩擦力f F 和惯性力a F 三部分组成，则总负载力为:a f c L F F F F ++=2.2液压执行机构数学模型工作台由液压马达经减速器和滚珠丝杠驱动。
电液伺服系统的建模与控制
电液伺服系统的建模与控制1. 引言电液伺服系统是一种广泛应用于工业控制领域的系统，它可以通过控制液压执行器的输出来实现对机械运动的精确控制。
本文将介绍电液伺服系统的建模与控制方法，以帮助读者更好地了解和应用这一技术。
2. 电液伺服系统的概述电液伺服系统由液压执行器、电液伺服阀、传感器和控制器等组成。
液压执行器负责将液压能转化为机械能，电液伺服阀负责控制液压执行器的动作，传感器用于反馈系统状态信息，控制器根据传感器的反馈信息对电液伺服阀进行控制。
3. 电液伺服系统的建模建模是控制系统设计的第一步，对于电液伺服系统也是不可或缺的。
电液伺服系统的建模既可以基于理论模型，也可以基于实验数据进行。
3.1 理论模型在理论模型建模中，我们需要考虑液压执行器、电液伺服阀和控制器的动态特性。
液压执行器的动态特性可以用惯性、摩擦、密封等参数来描述。
电液伺服阀的动态特性可以用阀门的流量-压力特性和阀门饱和现象来描述。
控制器的动态特性通常可以用传统的PID控制算法进行建模。
3.2 实验模型在实验模型建模中，我们需要通过实验得到系统的频率响应和传递函数，并将其转化为数学模型。
这种方法对于实际系统的建模更加准确，但也需要大量的实验数据和较高的技术要求。
4. 电液伺服系统的控制控制是电液伺服系统中最关键的环节之一。
常用的电液伺服系统控制方法有位置控制、速度控制和力控制等。
4.1 位置控制位置控制是电液伺服系统中最基本的控制方法之一。
通过控制电液伺服阀的输出来控制液压执行器的位置。
传感器将执行器的位置信息反馈给控制器，控制器根据反馈信息进行调节，使得系统实现期望的位置跟踪。
4.2 速度控制速度控制是电液伺服系统中常用的控制方法之一。
通过控制电液伺服阀的输出来控制液压执行器的速度。
传感器将执行器的速度信息反馈给控制器，控制器根据反馈信息进行调节，使得系统实现期望的速度跟踪。
4.3 力控制力控制是电液伺服系统中一种高级的控制方法。
电液伺服阀试验系统设计与仿真
图5.8仿真结果
由仿真结果可以看出液压缸的位移、速度、伺服阀的流量、比较电压信号随着输入信号的输出变化。
电液伺服阀试验系统设计与仿真
55.Haykin S Communication System 1994
56.Controller Realization of a Teleoperated Dual-Wrist Assemblu System With Finite Word length Considerations 2001
42.Muneeb Khalid Data Acquisition Gains New High With PCI 1997
43.Tamra Kerns The Advantages of Multithreads Applications 1998
44.ISO 6404-1995(E).Hydraulic fluid power Servovalves Test method
52.范逸之2
53.范逸之Visual Basic与输入输出适配卡控制 2003
54.Oliver James H.Huang H-T Automatched path planning for integrated assembly design 1994(09)
论文从电液伺服阀静、动态特性的性能指标和测试原理出发,提出在静态测量中主要测量电液伺服阀的空载流量特性曲线、压力增益特性曲线、泄漏特性曲线;在动态测量中采用扫频法进行频率响应测试的理念。论文进行了测试系统的硬件设计和软件编程,主要完成了系统中各种硬件的配置以及测试系统结构的分析与设计。论文还针对测试系统的外围问题作了研究,如:电液伺服阀测试系统液压部分组成及其控制,测试系统的抗干扰设计等,为测试系统的可靠运行提供保证。最后使用本测试系统对某型电液伺服阀进行了静、动态特性测试,对所测得的结果进行了分析,找到了误差产生的原因。实验证明,本测试系统快速、简捷、精确地完成了电液伺服阀静、动态特性的测试。
电液伺服控制课程设计
电液伺服控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解电液伺服系统的基本原理，掌握其主要组成部分及功能；2. 掌握电液伺服系统的数学模型，了解其动态特性和稳态特性；3. 学会分析电液伺服系统的性能指标，了解影响性能的主要因素；4. 掌握电液伺服系统的控制策略，了解不同控制算法的优缺点。
技能目标：1. 能够运用所学知识对电液伺服系统进行数学建模；2. 能够设计简单的电液伺服控制系统，并进行性能分析；3. 能够运用仿真软件对电液伺服系统进行仿真实验，验证控制策略的有效性；4. 能够对实际电液伺服系统进行调试和优化，提高系统性能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电液伺服控制系统及其应用的兴趣，激发创新意识；2. 培养学生严谨的科学态度，注重理论与实践相结合；3. 培养学生团队协作精神，提高沟通与交流能力；4. 增强学生对我国液压事业的认同感，树立为国家和民族工业发展贡献力量的信念。
课程性质：本课程为专业技术课程，以理论教学与实践操作相结合的方式展开。
学生特点：学生具备一定的电工电子基础，具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求：注重理论联系实际，强化实践教学，提高学生的实际操作能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便在教学过程中进行有效评估和调整。
二、教学内容1. 电液伺服系统原理及组成部分- 液压基础知识回顾- 电液伺服系统的定义、分类及应用- 主要组成部分（液压泵、液压缸、伺服阀、传感器等）及其功能2. 电液伺服系统的数学建模- 系统的动态方程建立- 系统的稳态方程建立- 模型参数的识别与验证3. 电液伺服系统性能分析- 系统稳定性分析- 系统快速性分析- 系统精确性分析4. 电液伺服控制策略- 常用控制算法（PID控制、模糊控制、自适应控制等）- 控制算法的优缺点分析- 控制策略的设计与优化5. 电液伺服系统仿真与实验- 仿真软件的使用方法- 搭建仿真模型与实验平台- 仿真与实验结果的对比分析6. 电液伺服系统调试与优化- 系统调试方法与技巧- 常见故障分析与处理- 系统性能优化方案教学内容安排与进度：根据课程目标和教材章节，分阶段进行教学，确保内容的系统性和连贯性。
电液伺服系统的建模与控制
电液伺服系统的建模与控制电液伺服系统是一种利用电液转换器将电气信号转化为液压驱动力控制机械系统的方法。
它在机械系统精密控制中具有非常重要的地位。
本文将介绍电液伺服系统的建模和控制方法。
1. 电液伺服系统的模型建立电液伺服系统的建模是在液压部分和电气部分的模型之上进行的。
液压部分的模型通常包括油液系统和液压执行元件，如液压缸、液压马达等。
电气部分则包括电气控制器、电机和传感器。
1.1 液压系统的模型液压系统的模型可以包括两级建模，即液体动力学和液压执行元件建模。
液体动力学建模通常根据爬升法或容积法，对压力、流量、速度等参数进行建模分析。
其中，爬升法可用于建立高精度弱非线性的流体动力学模型，容积法适用于建立低精度强非线性的流体动力学模型。
液压执行元件建模是通过分析液压执行元件的工作原理，对其液压特性进行数学建模。
例如，液压缸的模型可以根据柱塞面积、活塞活动范围、缸筒面积等参数构建。
1.2 电气系统的模型电气系统的模型涵盖了电气控制器、电机和传感器等部分。
电气控制器以闭环控制方式实现伺服控制。
在此基础上，我们通常将电动机哈密顿模型建立为一阶两端静差模型。
同时也可以采用Pade逼近方法将电机模型转换为有理分式模型，从而更加准确的描述电机动态。
传感器的模型建立依据其工作原理，例如，位置传感器的模型可以建立为位移与输出电压的函数关系。
在系统建模中，通常采用理想模型、一阶惯性模型等来建立传感器的模型。
2. 电液伺服系统的控制方法在电液伺服系统中，我们通常采用PID控制算法进行伺服控制。
PID控制是一种基于传统控制方法的强建模控制方法，对于线性和线性近似系统有较好的控制效果。
控制系统的目标是通过反馈控制实现输出结果的精确控制。
在反馈信号的加入后，控制信号将通过电液转换器驱动液压执行元件实现力、运动的控制。
在此基础上，我们可以采用自适应控制方法、模糊控制方法、神经网络控制方法等先进控制技术对电液伺服系统进行改进和优化，以适应不同的控制要求。
电液位置伺服控制系统设计
“速度”误差 ev 1mm （指令为“速度”输入，即斜坡输入）；
频带宽度 f3dB 10Hz 。
3 仿真实验
3.1 仿真实验参数 仿真实验已知参数见如下： Fc 400N ； Ff 1600N ； vmax 0.08m / s ； amax 1.2m / s2 ； mt 800kg ；
感器）将位移信号转化为电信号反馈到输入端构成负反馈闭环控制系统。反馈信 号与输入信号比较得到差压信号，然后把差压信号通过伺服放大器转化为电流信 号，送入电液伺服阀（电液转换、功率放大元件）转换为大功率的液压信号（流 量与压力）输出，从而使液压马达的四通滑阀有开口量就有压力油输出到液压马 达，驱动液压马达带动减速齿轮转动，从而带动滚珠丝杠运动。因滚珠丝杠与工 作台相连所以当滚珠丝杠 运动时，工作台也发生相应的位移。
为: K f
Uf xp
式中:U f 为反馈电压信号； xp 为工作台位移。
根据以上确定的传递函数，可绘制出数控机床工作台位置伺服系统的模型如图 3 所示。 图 3 见草稿。 故系统的开环传递函数为：
GsH s
Kv
s
s2 2
sv
2 sv sv
s
1
s2 h2
2h h
s
1
式中：开环增益系数 Kv 为： Kv Ka K sv K s K f / Dm
图 1 数控机床工作台位置伺服系统物理模型 系统方框图如图 2 所示。
图 2 数控机床工作台位置伺服系统方框图 数控机床工作台位置伺服系统是指以数控机床工作台移动位移为控制对象 的自动控制系统。位置伺服系统作为数控机床的执行机构，集电力电子器件、控 制、驱动及保护为一体。数控机床的工作台位置伺服系统输出位移能自动地、快 速而准确地复现输入位移的变化，是因为工作台输出端有位移检测装置（位移传
计算机控制电液位置伺服系统的设计与仿真
进行了仿真， 验证了系统设计 的正确性。
１ 系统原理 与功 能
１ １ 系统 工作 原理 ．
计 算机控 制 的 电液 位 置 伺 服 系 统 原 理 图如 图 １ 所示 。在输入端 无输 入信 号时 ， 执行 机构稳 定 在预选
好的零位。当输入端加上设定信号时， 单片微机 的位 置设定 信号与感 应 同步器 、 检测仪 表 的反馈 信号 相 比 较得出的误差信号经控制算法 （ Ｉ ） ＰＤ 将控制信号 由 Ｄ Ａ转换 器输 出 ， ／ 功率 放 大 器进 行 Ｖ Ｉ ／ 转换 后 ， 过 通 控 制 电液伺 服 阀流 量大 小 ， 液压 泵 的压力 油进 入液 使 压缸 （ 压马 达 ） 动 负 载 运 动 ， 应 同步 器 将 负 载 液 推 感 位移信号反馈给微机系统 ， 直到两信号的差值小于执 行机构的死区， 使执行机构稳定在与输入信号相对应 的位置上 ， 从而形成一个闭环控制周期。在这种系统
心 ， 电路简单 、 硬件 可靠性 高 、 体积小 ， 对工业 环境 具有 良好 的适应能力 。本文 以计 算机控 制 的电液位 置伺服
系统设计 为 目的 ， 用 ＭＡ Ｌ Ｂ ｓ ｕｉｋ环 境 对模 型 利 Ｔ Ａ ／ｉ ｌ ｍ ｎ
１２ 计 算机 测控操 作 系统 ．
计算 机测 控 操作 系统 以微 型 单 片机 （０ ９ ８５ ８８ 、０ １ 等） 为核 心 ， 围绕 系 统 测 控 与操 作 者 使 用 两 方 面 展
ｓ ｕｉｋ环境 下建 立 了仿 真 模 型 ， ｉ ｌ ｍ ｎ 通过 对 实例 的仿 真 ， 明 了 系统 设 计 的 正 确 性 。 表 关键词 ： 电液 位 置 伺 服 系统 ； 算机 控 制 ； Ａ Ｌ Ｂ Ｓｍ ｌ ｋ 计 识码 ： Ａ
自动控制原理课程设计方案——旋压机电液伺服系统设计方案
第一章绪论1.1题目概述由原题目已知数据可画出系统方框图：已知技术参数和设计要求：（1）σp≤25%; t s≤0.25s;（2）速度信号V=0.5m/min时，误差e(t)≤0.05mm;1 .2旋压机电液伺服系统背景简介旋压技术是先进制造技术的重要组成部分,是局部连续塑性成形工艺,属于回转成形范畴,主要用于形成薄壁空心回转体零件。
该技术广泛应用于航空航天、火箭、导弹、兵器等军事工业和通用机械、汽车等民用工业中。
旋压机的仿形系统对旋压加工产品的质量及加工精度的影响至关重要。
大型立式强力旋压机采用的是电液仿形技术,其液压系统包含了旋轮座纵向和横向液压系统、辅助系统等主要系统。
旋轮座横向电液伺服系统和纵向电液伺服系统组成了旋轮座仿形系统,该系统利用电液比例伺服阀控制液压油缸活塞杆的位移量,并通过按加工精度要求输入预定变化规律的控制信号来实现对位移量的精确控制,从而达到所要求的加工精度。
采用电液比例伺服控制技术不仅改善了系统的控制性能,而且大大简化了液压系统,降低了费用,同时还提高了系统的可靠性。
旋压技术，也叫金属旋压成形技术，是通过旋转使工件受力点由点到线由线到面，同时在某个方向给予一定的压力使金属材料沿着这一方向变形和流动而成形为某一形状的技术。
旋压成形过程是将金属板料或空心零件的毛坯固定在旋压机的芯模上，在毛坯随机床转动同时，用旋轮将毛坯逐点压下，使其形状或者壁厚发生局部连续塑性变形，从而制成所需的产品的成形过程。
可以生产更接近最终形状(净性)的金属零件。
这里，金属材料必须具有塑性变形或流动性能，旋压成形也不等同于塑性变形，它是集塑性变形和流动变形的复杂过程，特别需要指出的是，我们所说的旋压成形技术不是单一的强力旋压或普通旋压，它是两者的结合。
强力旋压用于各种筒、锥体异形体的旋压成型壳体的加工技术，是一种比较老的成熟的方法和工艺，也叫滚压法。
旋压是综合了锻造、挤压、拉伸、弯曲、环压、横轧和滚压等工艺特点的少无切削加工的先进工艺。
一种电液伺服控制器的设计及Matlab仿真
一种电液伺服控制器的设计及Matlab仿真YAO Kun-shan;WANG Zhi【摘要】建立了液压伺服系统的数学模型,并进行控制系统软、硬件的设计,采用32位STM32F103ZET6和TMS320F28335双核心处理器,通过SPI通信分工协作,充分利用了单片机的控制优势和DSP的数据处理功能进行高精度电液伺服控制.另外,设计了完善的系统故障自检测报警程序与复合控制算法程序,在提高了系统稳定性与智能化的同时,又提高了整个系统的精度.针对电液位置伺服系统的不确定性、非线性和常规控制的缺点,设计了具有在线参数调整的模糊自整定控制器,将模糊控制与PID控制相结合,根据电液伺服系统参数的实时变化,自动调整PID控制的参数,以减小电液位置伺服系统中参数摄动等引起的超调和振荡.通过Matlab仿真比较,模糊PID控制器比传统的PID控制器能达到更好的控制效果.【期刊名称】《计算机技术与发展》【年(卷),期】2019(029)007【总页数】5页(P179-183)【关键词】电液伺服系统;模糊PID控制;STM32;DSP;Matlab仿真【作者】YAO Kun-shan;WANG Zhi【作者单位】;【正文语种】中文【中图分类】TN820.30 引言目前电液伺服控制系统在各行各业中有着广泛的应用，尤其在高精度，大功率控制系统中，如船舶、飞机等领域，因此电液伺服系统的控制品质有着越来越高的要求[1-2]。
将32位浮点型DSP STM32F103ZET6和ST公司的ARM芯片TMS320F28335结合使用，充分发挥软硬件结合的优势，拓展控制器的功能，同时提高系统的稳定性和控制精度。
在现代工业中，PID控制因为其良好的控制精度和较高的稳定性而被广泛采用，而对于参数不确定的系统，常规PID的控制效果不太理想[3-4]。
电液伺服系统参数具有不确定性，因此将模糊控制与PID控制相结合，根据电液伺服系统参数的实时变化，自动调整PID控制的参数，能够达到更好的控制效果。
电液位置伺服控制系统设计方法
电液位置伺服控制系统设计方法本文将介绍电液位置伺服控制系统设计的方法，并针对其中的几个关键环节进行详细说明。
一、系统建模几何方法是通过几何分析来建立系统的几何关系方程，例如通过机械结构的分析来推导出负载移动和油液角位移的关系。
物理方法是通过物理定律和原理来建立系统的动态方程，例如利用牛顿第二定律和液压力学原理来推导出系统的动态方程。
数学方法是通过系统的输入和输出响应数据来建立系统的数学模型，例如通过实验数据拟合出系统的传递函数或状态空间模型。
二、控制策略选择在电液位置伺服控制系统中，常用的控制策略包括PID控制、模糊控制和自适应控制等。
PID控制是最常用的控制策略之一，通过调节比例、积分和微分三个控制参数来实现位置控制。
PID控制具有简单、稳定的特点，适用于许多工业领域。
模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制策略，能够处理非线性、模糊的系统。
模糊控制通过建立模糊规则和模糊推理机制来实现控制。
自适应控制是一种根据系统状态和参数变化进行自动调节的控制策略。
自适应控制能够实时调节控制参数，以适应系统的变化。
根据具体的系统动态特性和控制性能要求，选择适合的控制策略。
三、控制器设计根据选定的控制策略，设计合适的控制器参数，例如PID控制中的比例、积分和微分参数。
控制器参数的选择通常通过试验和调整得到，常用的方法包括试探法、经验法和优化算法。
试探法是最常用的方法，通过对控制器参数进行调整，观察系统的响应，找到最佳的控制参数。
经验法是通过工程经验来选择控制器参数，常用的经验法包括Ziegler-Nichols 方法和Chien-Hrones-Reswick 方法等。
优化算法是一种通过优化方法来寻找最优控制参数的方法，例如遗传算法、粒子群算法等。
四、系统仿真和调试在设计完成后，应进行系统仿真和调试，以验证系统的性能和稳定性。
系统仿真可以通过利用系统的数学模型，使用仿真软件（如Matlab/Simulink）进行。
仿真可以帮助设计人员评估系统的性能，并对控制器参数进行进一步调整。
电液伺服综合试验系统的设计及应用
进行技术升级改造 ， 使设 备更能满足具体要求 ． 尤其在我 国产 品更新
换代缓慢 的条件下 ． 具有较大的意义
１ 存 在 的 问题
原系统使用年限 已久 ， 计算 机 、 信号调制 电路 、 伺服 阀驱动器 、 控 制电路 、 油源系统 出现不 同程度老化 ： 负荷传 感器及其信号调制 电路 出现问题 ， 致使 负荷测量不准确 ； 试验操作界 面不友 好 ， 参数设 定不直 观、 不方便 ， 试验 时操作繁琐 ， 且其程序为 １ ６ 位程序 ， 不利于升级和修 改； 液压源采用调压 回路 和旁路分油 的方式实 现输出压力调节 ， 耗 电 量 大。
基于 Ｌ ａ ｂ ＶＩ Ｅ Ｗ 开发的电液伺服综合试验系统 ．操作界面程序部 分采用 了生产者／ 消费者 的设计模式 ． 该 设计模 式要求有一个队列 ． 生 产者以事件驱动方式生成 队列 中的项 ． 消费者根据队列 中的元素异步 执行代码 。 本系统程序 中 ． 数据通讯和部分需 要重复使用 的功能 ， 使用 了这一设计 模式来设计 生产者就是一个定时循环结构和一个用户事件结构 ， 消费者就事 件处理器 定 时循环 中的代码产生周期性事件 ， 比 如数据采集 、 数据记 录和通讯侦测 ： 用户 事件结构产生用户 进行操作时触发 的事件 ． 比如 数据处理 、 参 数设置等等 ： 指令 队列处理器包含 了多条指令 ， 每条指令 都有不 同的功能 ． 它们主要实现 与 Ｐ Ｌ Ｃ通讯 和显示界面 的更新 ｆ 如图
科技・ 探索・ 争鸣
Ｓ ｃ 科 ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ 技 Ｔ ｅ ｃ ｈ 视 ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ 界 Ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ
电液伺服综合试验系统的设计及应用
庞 家柳 （ 柳 州 市 自动化 科 学研 究所 ， 广西 柳州 ５ ４ ５ ０ ０ １ ）
伺服控制课程设计-电液位置伺服系统的设计与仿真
电液位置伺服系统的设计与仿真
伺服控制课程设计 —— ——伺服控制课程设计
指导老师： 小组成员：机械工程及自动化
伺服控制课程设计——机械工程及自动化
目录
电液位置伺服系统的设计与仿真................................................................................................... 1 任务分工情况................................................................................................................................... 2 电液位置伺服系统的设计与仿真................................................................................................... 5 摘要................................................................................................................................................... 5 引言.............................................
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Harbin Institute of Technology
课程设计说明书
课程名称：自动控制原理
设计题目：某旋压机电液伺服系统的设计与仿真
哈尔滨工业大学课程设计任务书
(s)=
*注：此任务书由课程设计指导教师填写。
目录
一：题目要求与背景………………………………………………………………….
1.1 题目要求
1.2题目背景简介
二：基于频率响应法的设计
2.1 人工设计
2.1.1设计满足稳态误差要求的未校正系统的开环频率特性
2.1.2计算系统设计要求的相角裕度
2.1.3计算系统设计要求的剪切频率
2.1.4为系统设计校正环节
2.2 计算机辅助设计
2.2.1被控对象仿真
2.2.2控制器的设计
2.2.3对校正后开环系统仿真
2.2.4对控制器的开环系统仿真
2.2.5对校正后闭环系统仿真
2.2.6 对校正系统评估
2.3 校正装置电路图
三：基于根轨迹法的设计
3.1人工设计
3.1.1 原系统根轨迹图
3.1.2 期望主导极点
3.1.3控制器的设计
3.1.4 校正后系统仿真分析
四：设计总结
五：心得体会
六：参考文献
七：附录：
一：题目要求与背景
1.1 题目要求
技术要求：；;；速度信号V=0.5m/min时，误差e(t)
系统固有传递函数为：
(s)=
1.2题目背景简介
电液伺服控制起源于主要在军事工程领域发展起来的电液控制技术，而电液比例控制技术，是针对伺服控制存在的诸如功率损失大、对油液过滤要求苛刻、制造和维护费用高。
而它提供的快速性在一般工业设备中又往往用不着的情况，在近30多年迅速发展起来的介于普通通断开关控制与伺服控制之间的新型电液控制技术分支。
除了模拟式电液比例元件外，早在20世纪60年代人们就开始注意数字式或脉冲式比例元件的开发。
这类元件的优点是对介质污染不敏感，工作可靠，重复精度高，成批产品的性能一致性好。
其主要缺点是由于按载频原理实现控制，故控制信号的频宽较模拟器件低。
数字式电液比例元件的电一机械转换
器，主要是步进马达和按脉冲方式工作的动铁式或动圈式力马达。
数字式电液比例系统实质上是一个电液数/模转换系统或载频调制系统。
其控制分辨精度取决于每一脉冲的当量步长或调制精度。
最近迅速发展起来的高速开关阀，为比例阀的先导控制提供了一种新型的方式。
这种阀的重要特点是结构简单、响应快，目前正摆脱由于工作流量小而仅作为先导控制阀的局面，甚至更大的流量方向寻求优化结构。
第二次世界大战后期，由于喷气式飞机速度很高，因此对控制系统的快速性、动态精度和功率一重量比都提出了更高的要求。
1940年底，在飞机上首先出现了电液伺服系统。
经过20余年的发展，到了20世纪60年代，各种结构的电液伺服阀相继问世，电液伺服技术日臻成熟。
60年代后期，各类民用工程对电液控制技术的需求显得更加迫切与广泛。
但是，由于传统的电液伺服阀对流体介质的清洁度要求十分苛刻，制造成本和维护费用比较高昂，系统能耗比较大，难以为各工业用户接受。
而传统的电液开关控制(断通控制)又不能满足高质量控制系统的要求。
电液比例控制技术就是为适应开发一种可靠、价廉、控制精度和响应特性均能满足工程技术实际需要的电液控制技术的要求，从1%0年代末以来迅速发展起来的。
与此同时，还发展了工业伺服控制技术。
工业伺服控制技术的主要特点是:在高性能伺服阀基础上，增大电—机械转换器的输出功率和适当简化伺服阀结构，着重改善阀的抗污染性能，并降低制造成本。
比例阀则是以传统的工业用液压阀为基础，采用可靠、价廉的模拟电—机械转换器(比例电磁铁等)和与之相应的阀内设计，从而获得对油质要求与一般工业阀相同、阀内压力损失低、性能又能满足大部分工业控制要求的比例控制元件。
20世纪90年代中后期，一方面随着一般工程系统对闭环控制要求的升温，另一方面，客观上整体机械加工水平的提高，系统抗污染能力的增强，而对系统能耗采取了区别对待的措施，以及工业伺服阀对实际系统适应能力差等，在这样的背景下，在一般比例技术与伺服技术之间，出现了在新的层面上吸收两者优势而形成的所谓“伺服比例阀”，也称“高频响比例阀”(其频响比一般比例阀高)、“闭环比例阀”(由于无零位死区，可更方便地用于任何闭环系统)。
伺服比例阀的出现，很快地填补了本来企图用工业伺服阀发挥作用的中间地带。
这一方面使电液控制系统在不同的三个层面上，都有相应的实用技术;另一方面使得不同层面的电液控制技术，在技术的交融、整合上跨出了一大步。
二：基于频率响应法的设计
2.1 人工设计
2.1.1设计满足稳态误差要求的未校正系统的开环频率特性
已知数据
经过变换，成为国际单位制
若要求
e==,
则需要满足
=166.67
按性能指标要求试取
则：
(s)=
由计算得知，原系统剪切频率
相角裕度
2.1.2计算系统设计要求的相角裕度
已知系统要求超调量
由经验公式可知：
– 1) ;
可求得==1.25
即。
2.1.3计算系统设计要求的剪切频率
由于，
可以使用下述经验公式：
31.81rad/s 求得：
2.1.4为系统设计校正环节
对比原系统参数及预定要求的参数结果如下：
未经校正的系统
系统设计要求即校正后系统
对比分析得知，此时的系统是在原系统满足稳态误差的设计要求后，相角裕度不满足设计要求，并且剪切频率远大于设计要求，因此采用串联迟后校正。
进行校正系统的设计：
1.在的相频特性找出如下频率：
这一点所对应的频率将作为校正后的剪切频率。
2.在的幅频特性上找到所对应的幅值20lg||。
在Bode图上找到处，有
3.为使校正后在的幅频特性为0dB,应有
求出校正环节
.7544
4.为了减小串联迟后校正对系统相角裕度的影响，要求校正环节处的迟后相移
在校正环节参数和
5.确定串联迟后环节的传递函数为：
c 200(0.28571)
G 0.2125(1.6441)
s s ⨯+⨯+（s)=
2.2 计算机辅助设计
2.2.1被控对象仿真
2.2.4对控制器的开环系统仿真
2.2.3对校正后开环系统仿真
2.2.5对校正后闭环系统仿真
2.2.6 对校正系统评估阶跃响应曲线：
调整时间
超调量：
稳态误差：
2.3 校正装置电路图。