阀控缸位置伺服系统

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电液位置伺服控制系统实验

2
s2
2.834 2 0.866 1 2 s s s 1 2 14 .726 14 .726
正常参数时的ωc=2.78， ωh=14.8，Kg=19.1
增大Ki
正常参数
C (s) 4.611 R( s) 1 2 0.866 2 s 14 .726 2 s 14 .726 s 1
斜坡输入1
正弦输入
正弦输入，幅值5，频率1
正弦输入，幅值5，频率2.95
3 液压系统原理
压力传感器2
伺服缸
压力传感器3
平衡阀电磁换向阀
蓄能器
电液伺服阀压力传感器1
流量计2
流量计1 精滤器电磁溢流阀
电机泵组
M
粗滤器精滤器
4 系统控制原理
数据采集
参考输入
控制器
数模转换
功率放大
伺服阀
伺服缸
K i 73.746 KV 2.834 K d 1 26.022
K d1 h 代入系数得到 K d 1 26 .022 14 .726 h a a 0.12 (b K d 2 ) (b K d 2 ) (0.2 2.861) h h 0.866 2 K d1 a 2 K d 1 a 2 26.022 0.12
mmax 为能量输出单元在线性范围内的最大值
r0,ml 为输入信号在线性范围内的最大值
阶跃输入2.5
阶跃输入5
阶跃输入9
阶跃输入12
系统开环传递函数
KV C (s) R(s) 1 2 2 h s 2 s s 1 h h
Ki KV K d1
2）阀控缸微分方程

伺服阀控缸位置控制系统的模糊控制和模糊-PI复合控制比较

一
路为普通阀控缸实现对伺服阀控缸的加载。系统组
系统以一个装有Ｌｂｉａｖｅｗ软件的ＰＣ机为上位机．
成如图ｌ系统组成所示。用于图形化编程和参数修改及设置。以一个Ｎ公司的Ｉ嵌人式控制器为下位机进行实时控制。液压系统的执
载力为ｌ。ｔ
２
一ｌ
０
１
２
需凋
一２
— ２
— ２
— ２
— １
０
整量
ｅ
一１
０１２
２
—２一ｌ０
２
—１０】
— １
０１２
０
ｌ２２
１
２２２
【】杨殿宝．２打造绿色液压系统，创持续发展道路［．压气动开Ｊ液］
与密封，０１３．２１（）【】杨殿宝．压系统压力稳定条件初析［．体传动与控制，３液Ｊ流］
２ｌ１．０１（）
ＡｂｔａｔＴｅｐｓｔｎｃｎｒｌｓｓｍｆｓｒｏｖｅｃｎｒｌｎｙｉｄｒｉｗｉｅｙｕｅｎｖｒｏｓｏｃｓｏｓｓｃｓＣＮｃｉｅｔｏｓｓｒｃ：ｈｏｉｏｏｔｙｔｉｏｅｏｅｖＭｖｏｔｌｇｃｌｅｓｄｌｓｄｉａｕｃａｉｎ，ｕｈａＣｍａｈｎｏｌ，ｏｉｎｉｃｖｌｎｉｒｆｔ．Ｔｅａｔｌｏａｅｕｚｔｕｚ－ＩｎｐｓｔｎｃｎｒｌｓｓｅｏｅｖａｖｏｔｌｎｙｉｄｒｉｏｄｒｏｉｉａａｒａｔｃｉｃｅｈｒｉｅｃｍｐｒｓｆｚｙｗｉｆｚｙＰｉｏｉｏｏｔｙｔｍｆｓｒｏｖｌｅｃｎｒｌｇｃｌｅ，ｎｒｅｔｃｈｉｏｏｉｎｉｕｔｔｔｅｃａａｔｒｓｉｓｏｕｚｎｈｄａｔｇｆｕｚ－ＩｌｓａｅｈｈｒｃｅｔｆｆｚｙａｄｔｅａｖｎａｅｏｚｙＰ．ｌｒｉｃｆＫｅＷｏｄ：ｓｎ０ａｖｃｎｒｌｎｃｌｄｒｆｚｙ；ｆｚｙＰｙｒｓｅｒｖｌｅｏｔｌｇｙｉｅ；ｕｚｏｉｎｕｚ－Ｉ

液压伺服阀工作原理

液压伺服阀工作原理
液压伺服阀是一种常用的液压控制元件，其工作原理基于流体压力的调控和流量的控制。

液压伺服阀一般由阀体、阀芯、弹簧、电磁铁等部件组成。

液压伺服阀的工作原理如下：
1. 稳态工作原理：当液压伺服阀处于静止状态时，阀芯通过弹簧受力保持在初始位置。

此时，液压油从液压源通过入口进入阀体，然后经过通道分配至工作执行部件（例如液动缸）。

由于阀芯处于静止状态，液压油流通过阀芯时，阀芯上的孔口会在阀芯与阀体之间形成不同的通道连接情况，从而调节液压油的流量。

当液动缸达到预定的位置时，压力反馈装置感应到液压油压力的变化，并通过反馈信息传给电磁铁。

2. 动态工作原理：当液动缸需要调节位置时，电磁铁会收到反馈信息，并通过调节电磁铁的通电时间和通电强度来控制阀芯的运动。

电磁铁通电后，产生的磁场作用下，将阀芯向开口方向推动或拉动。

随着阀芯的运动，液压油通道的连接情况发生改变，从而调节液压油的流量和压力。

当液动缸达到预定的位置后，电磁铁停止通电，阀芯由弹簧力将其复位到初始位置，从而实现位置的调节和控制。

通过不断调节电磁铁的通电情况，液压伺服阀可以实现对液动缸位置的精确控制。

液压伺服阀的工作原理使其在工程机械、船舶、模具制造等液压系统中起到重要的作用。

位置伺服控制系统

本文用SIMULINK仿真软件对设计系统进行整体调试以及调试中出现的问题作了简要论述。结论证明该系统工作良好,达到了预期目标。
8.会议论文祁大勇小型遥感卫星天线伺服系统设计研究2000
该文提出一种单片机为控制器、直流力矩电机为驱动机构的小型遥感天线伺服系统单闭环控制方案,在跟踪方式上采用程序跟踪模式; 时给出了基于INTEL8098单片机为核心的控制器设计结果,并进行了模拟实验。
6.期刊论文徐香平.黄耀志单片机控制的角度伺服系统在经编机中的应用-福建电脑2003,""(11)
以AT89C51单片机作为核心控制器,利用旋转式绝对编码器作为位置检测元件,测速发电机作为速度检测元件,采用PWM控制技术,从而实现了直流伺服电机角度伺服系统的闭环控制.并利用PC机与单片机之间的串行通信.实现了大量的复杂的花型花样数据的传输.
5.学位论文张琰气动伺服系统模糊控制研究及单片机实现1999
该文首先介绍了处于试验阶段的脉宽调制气动比例舵机的主要组成部分,即:以微机为核心的控制器、脉宽调制放大器、阀控缸、模拟负载装置以及反馈装置等几部分;之后,介绍了用于模糊控制研究的理论基础,以及模糊控制的常规研究方法;最后,研究了用于伺服系统的变结构模糊控制器.同时,为了实际应用的需要研究了单片机模糊控制器.该文以变结构模糊控制器为研究重点.从理论到实验,阐述了变结构模糊控制器在气动伺服系统中的应用可行性及其优越性.
授权使用:江南大学(wfjndx),授权号:59a37648-15ba-401b-8883-9e0100d82f37
下载时间:2010年9月30日
3.设计了以太网以及CAN总线的简单的通讯协议,完成了软件的编写。
4.期刊论文熊茂华基于8098单片机的滑模控制伺服系统-微电机2000,33(1)

伺服电动缸工作原理

伺服电动缸工作原理
伺服电动缸工作原理是通过将电动缸与伺服控制系统相结合，实现精确的运动控制。

其工作原理如下：
1. 电动缸组件：伺服电动缸通常由电机、减速机和传动装置组成。

电动缸可以将电能转化为机械能，并通过传动装置将机械能传递给执行机构。

2. 伺服控制系统：伺服控制系统包括传感器、控制器和执行机构。

传感器用于实时监测电动缸的位置、速度和力度等参数，将其转化为电信号并传递给控制器。

控制器根据传感器反馈的电信号与预定的目标值进行比较，计算出误差，并通过控制算法生成相应的控制信号。

控制信号经过电路放大后驱动执行机构，控制电动缸的运动。

3. 控制算法：控制算法是伺服电动缸工作的核心部分，其主要作用是根据传感器反馈的信号和预设的目标值计算出控制信号，即使电动缸精确地运动到目标位置。

常见的控制算法有比例积分微分(PID)控制算法和模糊控制算法等。

4. 反馈系统：伺服电动缸通过传感器反馈系统实时监测电动缸的运动状态，并将反馈信号传递给控制器，用于计算误差和生成控制信号。

常见的反馈传感器有位置传感器、速度传感器和力反馈传感器等。

5. 执行机构：执行机构是伺服电动缸的核心部分，它根据控制信号带动电动缸实现精确的运动控制。

执行机构通常由电动缸、
传动装置和传感器组成，能够将电能转化为机械能，并通过传动装置将机械能传递给执行机构。

综上所述，伺服电动缸通过传感器监测电动缸的状态，经由控制算法计算出相应的控制信号，并通过执行机构实现精确的运动控制。

这样可以实现对电动缸的位置、速度和力度等参数的准确控制，满足各种复杂的运动需求。

电液伺服阀控液压缸仿真

华中科技大学电液控制工程四通电液伺服阀控液压缸控制系统仿真摘要：本文通过对电液伺服四通滑阀控液压缸系统进行数学建模和Matlab仿真研究系统的传递函数、响应特性以及波特图。

关键词：四通伺服建模仿真响应特性波特图引言：电液伺服控制系统是电液控制技术最早出现的一种应用形式。

通常所说的电液伺服控制系统，从其构成来说，就是指以电液伺服阀作为电液转换和放大元件实现某种控制规律的系统，它的输出信号能跟随输入信号快速变化，所以有时也成为随动系统。

电液伺服控制系统将液压技术和电气、电子技术有机地结合起来，既有快速易调和高精度的响应能力，又有控制大惯量实现大功率输出的优势，因而在国防和国民经济建设的各个技术领域得到了广泛的应用。

作为电液伺服系统中不可缺少的组成部分，液压动力机构由液压控制元件、执行元件和负载组成，又称为液压动力元件，它的动态特性对大多数液压伺服系统的性能有着决定性影响，因此，其传递函数是分析整个液压伺服系统的基础。

液压动力元件可以分为四种基本形式：阀控液压缸、阀控液压马达、泵控液压缸和泵空液压马达。

四种液压动力元件虽然结构不同，但其特性是类似的，本文通过建立数学模型，分析零开口四通滑阀和对称液压缸组成的液压系统的流量特性、力平衡方程和控制传递函数，获得系统的响应特性。

系统组成和原理：电液伺服控制系统根据输出信号的不同分为电液位置伺服系统、电液速度伺服系统和电液力伺服系统。

本文四通阀控液压缸属于电液位置伺服系统，其原理如右图1所示，四通滑阀控制液压缸拖动带有弹性和粘性阻尼的负载作往复运动。

该液压伺服控制系统的结构框图则如下图2所示。

图1 四通阀控液压缸原理图u i + u g i q L F L建立系统数学模型：流量方程由图1可知，从阀进入液压缸做强的流量除了推动活塞运动外，还要补偿液体的压缩量和管道等的膨胀量，补偿液压缸内、外泄漏，即q 1=A p dx p /dt+V 1/βe (dp 1/dt)+Ci(p 1-p 2)+C e p 1 (1)q 2=A p dx p /dt-V 2/βe (dp 2/dt)+Ci(p 1-p 2)-C e p 2 (2)式中，A p 为活塞面积，x p 为活塞位移，分别为左右进油腔容积，为液压弹性模量，分别为液压缸左右腔压力。

基于AMESim的阀控液压缸液压伺服系统仿真解读

・２８・计算机应用技术机械 2008年第 1期总第 35卷基于AMESim 的阀控液压缸液压伺服系统仿真邬国秀（襄樊学院机械工程系，湖北襄樊 441003）摘要：AMESim 是法国IMAGINE 公司开发的高级工程系统仿真建摸环境，为机械、液压、控制等工程系统提供了一个较为完善的仿真环境。

首先介绍了AMESim 软件的功能和特点，并以阀控液压缸液压伺服系统为例，探讨了基于AMESim 的液压伺服系统的模型建立、参数设置和仿真方法，得出了仿真结果，并对改变系统元件参数下的仿真结果进行了比较与分析。

关键词：AMESim ；建模；参数设置；仿真；液压伺服系统中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1006－0316(200800－0028－03Simulation of valve-controlled cylinder hydraulic servo system based on AMESimWU Guo-xiu(Department of Mechanical Engineering，Xiangfan University，Xiangfan 441003，chinaAbstract ：AMESim is an advanced modelling environment for performing simulations of engineering systems produced by IMAGINE inc. of France, and it provides a whole modelling environment for mechanism, hydraulic and control system. The functions and characteristics of AMESim software are introduced in this paper. Taking valve-controlled cylinder hydraulic servo system as an example, this paperdiscusses the modeling, parameter setting and simulation method of hydraulic servo system based on AMESim, and gives the results of simulation. The comparision and analylsis of the results of simulation by changing the components parameters have been performed.Key words：AMESim ；modeling ；parameter setting；simulation ；hydraulic servo system随着仿真理论及计算机技术的不断发展，工程系统的设计开发中，仿真技术可使企业在最短时间内以最低成本将新产品投放市场；科学研究中，可利用仿真技术缩短研究周期，降低科研成本与风险，提高研究水平，加速科研成果转化为生产力的进程。

非对称伺服阀在阀控缸电液伺服系统中的应用

非对称伺服阀在阀控缸电液伺服系统中的应用摘要：非对称液压缸具有占用空间小、制造简单、成本低等优点，在液压系统中得到广泛应用。

但是，在液压伺服系统中，特别是在零开度伺服阀控制的阀控缸系统中，由于非对称液压缸活塞两侧的承载面积不同，当伺服阀芯在零开度附近摆动时，液压缸的两个腔室交替供油，活塞的运动方向交替变化。

此时液压缸的两个腔室会产生突然的压力跳变，导致系统振荡、爆炸，不仅影响系统的稳定性，还会导致系统无法正常工作，甚至导致液压。

在使用计算机仿真设计液压系统时，这个问题很容易被忽略，导致设计失败。

关键词：伺服阀；不对称液压缸；三通阀;分析一个实际零开口对称伺服阀控不对称液压缸的液压系统设计案例，对对称阀控制不对称液压缸进行了不相容性分析，明确系统产生“爆振”的原因，以及提出该设计失败后的改进方案。

一、对称四通伺服阀控制不对称液压缸可行性1.对称四通伺服阀控制不对称液压缸方程推导。

对称四通伺服阀控制不对称液压缸如图1所示。

图1对称四通伺服阀控制不对称液压缸图1中，L１、A１为液压缸无杆腔行程和有效工作面积；L２、A２为液压缸有杆腔行程和有效工作面积；V１、V２分别为液压缸无杆腔和有杆腔容积；p１、p２分别为液压缸无杆腔和有杆腔压力；vp１、vp２分别为活塞杆伸出与退回速度；∑F１、∑F２分别为活塞杆伸出时负载和退回时负载；q１、q２分别为液压缸无杆腔流量和有杆腔流量；q３为活塞杆外伸时伺服阀的回油流量；q４为活塞杆退回时伺服阀的回油流量；a１、a２、a３、a４为四通伺服阀各节流口的通流截面积；xp为液压缸活塞的位移；mt为活塞及其刚性联接件、油液及负载等效到活塞上的总质量；BP为活塞和负载的黏性阻尼系数；ps为四通伺服阀进油压力；xv为四通伺服阀阀芯位移。

当四通伺服阀为对称零开口阀时，为简化分析，不考虑油液的可压缩性和液压缸的泄漏，假设∑F为液压缸活塞上的总负载，FL为外负载，FC为摩擦力。

2.仿真设计的误区。

第1章阀控非对称缸液压伺服系统2

1
1 n
压差 P1 0
15
10 P2 ，P2'，P20
5
0
-2
-1
0
1
FL （N ）
有杆腔压力变化
2
3
10 4
P2

Ps
FL / 1 n
A1
P20

PS 1
FL A1 n
P' Ps FL / A1
2
1 n
P2 0
P1(MPa) P2(MPa)
阀与缸不完全匹配（ m≠n ）
xv 0
p1气蚀条件
p1超压条件
n3

m2
Ps A1
FL m2

Ps A1
（ p1限制条件）
(1 n
p2超压条件
n2
)Ps A1

;
FL
P As 1 （p2限制条件）
p2气蚀条件
p' 1
气蚀条件
p1' 超压条件
xv 0
nPs
A1

FL

(1
n m2
n3 m2
)Ps
A1
nPs A1 FL n2 Ps A1
1.0 0.75 0.5 0.25
0
FL=APL (PL/PS) 1 (PSA)
QL Cd wxv
1 (Ps
xv xv
PL )
Q0 Cd wxvmax
1 Ps
QL xv 1 xv PL
Q0 xvmax
xv Ps
V0 (Q0(Qmax-))
b、对称阀控非对称缸输出特性
v＝Q1/A1 V0max+

基于AMESim的阀控液压缸电液伺服系统仿真

换向阀控制液压缸进油和排油，而实现活塞运动及换向。从
流信号，输出信号为阀芯的位移。在该系统里，服阀的动态伺响应为二阶振荡环节，其传递函数可用二阶环节表示：
Ｇ— Ａ）Ｘｓ１
１电伺阀传函．液服的递数１
采用电液伺服阀控制液压缸的运动，电液伺服阀的输出式（中：ｖ）１ｘ（）ｓ
ｇｎｅｉｇｄｓｇｉｅｒｅｉＡＭＥＳｍｅｉｒｍｏｅｉｇｓｆｒａｖｏｔｏｙｒｕｉｙｉｄｒｅｅｔｏｈｄａｌｅｖｙｔｍｏｅｉｇａｄｎｎｉｓｎｏｄｌｏｗａｅｔｖｌｅｃｎｒｌｄａｌｃｌｅｌｃｒ—ｙｒｕｉｓｒｏｓｓｅｍｄｌｎｎｔｏｈｃｎｃｎ
师从繁琐的数学模型中解放出来，从而专注于物理系统本身
的设计。
１
Ｙ—
ＩＩＪ
图一阀控液压缸电液伺服系统工作原理图
信号能迅速跟随输入信号的变化而变化。的输入信号为
图一是阀控液压缸伺服系统工作原理图，液压泵出口的液压油经单向阀、能器、蓄电磁换向阀流入液压缸。过电磁通
一一
：
．
．
一 ’
一
’
一
ｃａｃｅｉｔｓａａｙｅ．ｈｒｔｒｉｗａｎｌｚｄａｓｃ
・：：
Ｋｅｗｏｄ：ｅｔｏｈｄｕｉｅｖｎｒｌｙｔｍ；ｌｅＣｏｔｏｄａｌｌｄｒＤｙａｃＣａｃｅｓｉｓｙｒｓＥｌｃｒ — ｙｒｌＳｒｏＣｏｔｓｅＶａｖｎｌａｃｏＳｒＨｙｒｕｉＣｙｉｅ；ｎｍｉｈｒｔｒｔｃｎａｉｃ

电液位置伺服控制系统实验讲解

s2

2 0.866 14.726
s
1
Ki减小为40
Ki变小，ωc=1.53<2.78， ωh=14.8不变，Kg=24.5>19.1
增大Kd1
正常参数
C(s)
2.107
R(s)
s
1
17.0782
s2

2 0.747 17.078
s
1
Kd1变大为35
Kd1变大，ωc=2.1<2.78， ωh=17.1>14.8 ，Kg=21.8>19.1
2）阀控缸微分方程
负载流量线性化方程
qL Kq xV Kc pL
流量连续性方程
qL

AP
dxP dt
CtP pL

Vt
4e
dpL dt
忽略阀腔和管道总容积，油液的压缩性影响忽略
qL

AP
dxP dt
CtP
pL
液压缸活塞的动力学平衡方程
F

AP pL

mt
d 2xP dt 2
BP
r0,ml 为输入信号在线性范围内的最大值
阶跃输入2.5
阶跃输入5
阶跃输入9
阶跃输入12
系统开环传递函数
C(s)
KV
R(s)
s
1
h2
s2

2h h
s
1
KV

Ki K d1
KV

Ki Kd1

73.746 26.022
2.834
h
K d1 a
代入系数得到 h
减小Kd1
正常参数

阀控非对称缸全状态反馈位置系统研究

ｏｂｅｒｓｖｅｒｈａｓｂｅｅｎｅｍｂｅｄｄｅｄｉｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅＳｅｃｏｎｄ — ＯｒｄｅｒＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａ — ｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｏｌｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｏｓｐｉｔｉｏｎｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍｈａｓｂｅｅｎａｃｏｍｐｃｌｉｓｈｅｄ
完成了优化目标，验证了全状态反馈控制应用在非对称缸电液伺服系统中的可行性．关键词：阀控非对称缸；全状态反馈；状态观测器；建模仿真中图分类号：ＴＨ１３７文献标志码：Ａ
Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｖａｌｖｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄａｓｙｍｍｅｔｒｉｃｃｙｌｉｎｄｅｒｆｕｌｌｓｔａｔｅ
ｆｅｅｄｂａｃｋｐｏｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
ＹＡＮＧＸｕｅｓｏｎｇ，ＬＩＣｈａｎｇｃｈｕｎ，ＺＨＡＮＧＲｕｉ，ＭｕＤｏｎｇｊｉｅ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ，ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＣｏｎｔｏｌｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４４，Ｃｈｉｎａ）

高压气动位置伺服系统的控制策略研究

维普资讯
第２期（第９期）总２
２００２年４月
液
压
气
动
与
密
封
Ｎ．（．ａＮ．２ｏ２￣ａｌｏ９）－ｉ
Ａｐｉ２０ｒｌ０２，
Ｈｙ．ｎｕ＆ＳａｓｄＰｅｍ．ｅｌ
高压气动位置伺服系统的控制策略研究
，
维普资讯
６
液
压
气
动
与
密
封
２００２年第２期
五 ∞ 博
¨ 幢
目ｕ氍／
０６ ● ２Ｏ
（）控制器增益，据Ｍａｓｔ为根ｒｋ和Ｓｒｃｉｔｅｊ提出的无需辨识的自适应控制算法Ｅ，３下］面给出增益ｚｔ的递推算法：ＸＫ（）
本文在考虑实际系统构造的前提下，出采用提单神经元控制方法来实现高压气动位置伺服系统的高精度控制，即电．转换元件为自主开发的高压伺气
：
服阀，系统控制器采用结构简单、鲁棒性好和自学习能力强的单神经元。其中控制器增益Ｋ采用随误差的变化而变化的变增益方法。仿真结果表明，这种高压气动位置伺服系统具有良好的快速跟踪性能和较高的重复定位精度，实现高精度位置控制的是个重要技术手段。
李宝仁吴金波杜经民

磁流变阀控缸系统的位置控制实验研究

引言
供两路电流信号，电流加载在阀ｌ３，、上加载在阀２、
４。上
磁流变阀控缸系统（ｇｅｏｈｏｏｉａａｖＭａｎｔｒｅｌｇｃｌＶｌｅＣｎｒｌｙｉｄｒＳｓｅｏｔｏＣｌｅｙｔｍ，简称ＭＲＣｎＶＣ系统）引，入磁流变液代替传统液压油作为工作介质，以磁流变阀
＝
目２０
０
ｊＸｆ＝Ｃ
咖０２
．
４０６０Βιβλιοθήκη 【ｆ０Ａ】
１００
。
图２ＭＲＣ系统跟踪方波输入信号响应曲线ＶＣ
．
１０４ａ４ｆ４１．一２ＣＲ－／／０ｃ／０ＭＭ
—
式中ｏ１、ｉ为下一个及本周期的权系数；３）∞ ；ｄ为学
ｌ０／ｂ４Ｃ
Ｏ０
：
０－／ｂ２ＲＣ
习常数；为系统误差；．为系统期望输出；ｅ，
ＭＲｌｅＡｃｕａｏｓＶａｖｔｔｒ
ＬＩＹａｘｉＺＨＡＮＧｎｎ－．Ｌｉ
（桂林空军学院，广西桂林
５１０）４０３
摘
要：用磁流变液体可控的特性，利用一组磁流变阀代替传统液压阀构成一桥式阀控缸液压伺服系统，
并采用单神经元控制器（Ｎ）来实现活塞位移的控制，ＳＣ实验研究表明，这种液压伺服系统具有强鲁棒性、快速
学，９８１９．
［郁凯元．纹插装阀—— 结构、３］螺阀孔标准及应用【．Ｊ液】压与气动，０３３：１３．２０（）３－２

(小刘辉)阀控液压缸伺服系统的动态特性分析

阀控液压缸伺服系统的动态特性分析摘要顾名思义，就是利用阀来控制油缸的各种参数，又称阀控，还有泵控，是利用变量泵来控制执行件的各项运动参数，阀控简单便宜，但不节能，是以牺牲能量为代价的，泵控复杂较贵，但很节能。

前者是节流调控，后者是容积调控。

阀控系统中关键的控制量是兼做动力元件的控制阀或电液伺服阀的阀口节流面积a ，即主阀芯位移x 或Δx 或VX 、VY ；一、建立阀控伺服系统的数学模型阀控系统如图1-1所示。

可将阀控系统分成输入元件、校正部分、放大元件、阀控操纵装置、反馈元件以及由输入x 到输出y 的“系统执行部分”。

图中 x-四通滑阀（这里是零开口）液压放大器的输入量，即电液伺服阀主芯的位移量；Δe-误差电信号； Px 油源的恒定油压力；L Q -滑阀放大器输出负载量；P1，P2-液压缸活塞两腔的压力；L Q -液压缸漏损流量；V0-活塞处于缸体中间时两腔中油液体积（包括油路直到阀芯出口）相等，都用V0表示，等于液压腔总油量的½，不在中位时，V0等于2V1V2／(V1＋V2)； V1、V2分别是油缸活塞两边腔内油液的容积；y-油缸活塞位移量，即负载位移量。

将电液伺服阀的动态特性放在放在阀的操纵装置框内，系统就是电液伺服系统。

对别的多级控制阀，只要将其前面放大的动态特性包括在阀的操纵装置的动态特性中就行了。

因此，图6-8的形式具有普遍意义。

假定其它部分的特性都已知，只分析滑阀-液压缸-负载部分的特性。

按照一般情况分析，参考图6-8，可得流量连续性方程1L Q =Ady ／dt ＋V0dp1／βdt＋L P L 0＋L0P1(6-1)2L Q =－Ady ／dt ＋V0dp2／βdt －LmPL ＋L0P2A-活塞腔有效作用面积；Lm-执行元件的内漏系统数； L0-系统（执行元件加上管路）上的外漏损系数；L P =P1－P2这是负载压差。

元件的流量特性1L Q =KqX －KlP1QL2=－(KqX ＋KlP1) Kq=|XL Q ∂∂1=XL Q ∂∂2 (6-2)L K =2121P Q P Q L L ∂∂=∂∂式6-1与式6-2联立得KqX －L k Kl P1= Ady ／dt ＋V0dp1／βdt ＋LmPL ＋L0P1KqX ＋KlP2= Ady ／dt-V0dp2／βdt+LmPL-L0P2 两式相加得KqX= Ady ／dt ＋V0dp1／βdt+m K LP (6-3)式中，系统漏损系数 m k =( Lm+L0+L K ／2) (6-4)活塞上的力平衡-力平衡特性假定活塞杆及负载绝对刚性，暂不考虑结构柔度，则=L AP =f K F y C dtdy Bdtdy m +++220(6-5)1. 系统执行部分传递函数将式6-5代入6-3，并引入算符整理得=X A K q [22202202032002122A K C S A BK C A V S A k m AB V S A m V mK mK m +⎪⎪⎭⎫⎝⎛+++⎪⎪⎭⎫⎝⎛++βββ]Y+⎪⎪⎭⎫⎝⎛+S V K A F m f β202(6-6)输出y 对输入x 的部分传递函数为222022020320021221)()(A K C S A BK A C V S A k m AB V S A m V A k S X S Y mK m K m q+⎪⎪⎭⎫⎝⎛+++⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=βββ (6-7)输出y 对干扰力的部分传递函数 =)()(S F S Y f 220220203200022122)2(1A C S A BK A C V S A k m A B V S A m V s v K AKmK m m +⎪⎪⎭⎫⎝⎛+++⎪⎪⎭⎫⎝⎛+++-ββββ(6-8)系统在输入信号x 下和干扰力作用下的总输出为=)(S Y +=)(0)()(s X F S X S Y f)(0)()(s F X S F S Y f f = (6-9)2. 系统方块图有式6-3及6-5可得执行部分的方块图，其余部分的传递函数已知，则系统方块图如图6-9所示图6-9执行部分方块图整理为6-7、6-8。

神经网络控制在气动位置伺服系统中的应用

控制来实现气动位置伺服系统的高精度控制。仿真
和实验研究表明，种气动位置伺服系统具有良好这的快速跟踪性能和较高的重复定位精度。
１系统组成
Ⅲ，频４０主５ＭＨｚ内存３Ｍ，它各元件性能指标，２其
样，Ｄ和Ｄ／转换工作都是由它完成的。计算机Ａ／Ａ为系统控制器，每一采样控制周期，算机根据系在计
统偏差大小，基于Ｂ按Ｐ神经网络的自适应ＰＤ控Ｉ制算法计算出该采样控制周期所需的控制量大小，以完成活塞位移的实时控制。计算机为Ｐｎｉｍｅｔｕ
集成为一体，系统中的反馈检测元件，可在线检是其测活塞位移。数据采集卡用于实验系统中的数据采
的系统结构参数外，要设计出合理的控制策略，需也
就是采用一定的软件补偿技术，改善系统的响应来性能。而目前非线性控制理论在实际中应用还不成熟，计过程非常复杂，容易获得较好的控制效设不果。本文提出采用基于ＢＰ神经网络的自适应ＰＤＩ
（６）
输入层Ｉｎ三，＋ｍ；：Ｉ三ｚ＝
隐含层Ｈ：三，；Ｈ三ｚ＝Ｊ输出层Ｏ：ＳＳ系统，ｚ＝１对ＩＯ，】。ｒ输入矢量（在对象阶次特性已知时，按可下式构造：

阀控非对称缸电液伺服系统中控制策略研究

在阀控非对称缸系统中，在的主要问题是正存反两个方向的动态特性不对称，表现在超调量、升上时间、调整时间三个方面，伴随有负压现象，外还另
对于非对称缸Ａ。２＝ｍ＜ｌ对于对称阀Ｗ。；＝
Ｍａ．Ｏ６ｒ２ｏ
阀控非对称缸电液伺服系统中控制策略研究
岳东海
（常州信息职业技术学院机电工程系江苏常州２３６）１１４
摘
要：阀控液压缸电液伺服系统常采用对称阀控制非对称液压缸，是因为对称阀加工相对简单，这而非对称缸具有结构简单、占用空间少、承载能力较大等优点。但由于系统中采用对称阀控制非对称缸而造成整个系统的不匹配，导致系统正反两个方向的动态性能不对称。采用自适应控制器对系统进行控制，使其输出满足系统的性能要求。
ＹＵＥｎｈｉＤｏｇ－ａ
（Ｄ印ＩｏｃａｉｌｎｂａＥｇｅｒｇＣｌｌｈｕＣｌｇｆｎｏｍａｏｅｈｏｇ，ｈｎｚｏ１４Ｃｍａ．ｆＭｅｈｎａａｄＥｃｌｎ－ｅ．，ＩＩｚ０ｏｅｅｆｒｔｎＴｃｎｌｙＣａｇｈｕ２３６，ｈ）ｃｍｍａｇｌｏＩｉｏ１
ｃｌｄｒｂｃｕｅｔｅｓｍｍｅｒａａｖ ’ ｍａｈｍｈｐｅｃｍｐｒｔｅｎｅａｙｙｉｅ，ｅａｓｙｎｈｔｉｌｌｅＳｃ－ｉｓｎｌｏａａｉｌａｄｔｓｍｍｅｒｃｌｙｉｄｒｈｖｎｉｕｓｃｖｇｓｖｙｈｔｉａｌｅａｅｍａｙｖｒｅｃｎｔ

液压伺服与比例控制系统基本知识

第七章液压伺服与比例控制系统基本知识第一节概述液压传动的三个阶段：开关控制、伺服控制和比例控制。

在普通液压传动系统应用中，控制方式无论是采用手动、电磁、电液等形式，还是采用计算机或可编程控制器（PLC），都属于开关式点位控制方式，控制精度和调节性能不高。

狭义上讲，伺服系统是指输出能以一定精度跟随输入的位置控制系统。

目前常把各种机械量（位移、速度和力）的自动控制系统统称为伺服系统。

故液压伺服系统是指以液压为动力的机械量自动控制系统。

系统中信号的传输和控制部分如采用电气，则为电液伺服系统，也属于液压伺服系统的范畴。

和电气伺服系统相比，液压伺服系统具有体积小、重量轻、响应快等优点。

液压伺服控制组成框图（图7－1）指令元件：按要求给出控制信号的器件，如计算机、可编程控制器、指令电位器或其它电器等；检测反馈元件：检测被控制量，给出系统的反馈信号，如各种类型的传感器；比较元件：把具有相同形式和量纲的输入控制信号与反馈信号加以比较，给出偏差信号。

比较元件有时不一定单独存在，而是与指令元件反馈检测元件及放大器组合在一起，由一个结构元件完成；放大、转换和控制元件：将偏差信号放大，并作为能量形式转换（电—液；机—液等），变成液压信号，去控制执行元件（液压缸、液压马达等）运动。

一般是放大器、伺服阀、电液伺服阀等；执行元件：直接对被控对象起作用的元件。

如液压缸、液压马达等；被控对象：液压系统的控制对象，一般是各类负载装置。

按被控制量是否被检测与反馈：开环控制系统，闭环控制系统。

按液压控制元件的不同：阀控系统，泵控系统。

按信号产生和传递方式的不同：机械—液压伺服系统，电气—液压伺服系统。

按被控对象的不同：流量控制，压力控制，位置控制，速度控制，复合控制。

按输入信号的变化规律：定值控制，程序控制，伺服控制。

液压伺服控制系统的优点：系统刚度大、控制精度高、响应速度快，可以快速启动、停止和反向。

缺点：其控制元件（只要是各类伺服阀）和执行元件因为加工精度高，所以价格贵、怕污染，对液压油的要求高。

气动伺服系统试验系统介绍

气动伺服实验系统介绍一、气动系统的特点和应用气动比例伺服控制系统是由电气信号处理部分和气动功率输出部分所组成的闭环控制系统。

气动比例、伺服控制系统与液压比例、伺服控制系统比较有如下特点：1）能源产生和能量储存简单。

2）体积小、重量轻。

3）温度变化对气动比例、伺服机构的工作性能影响很小。

4）气动系统比较安全，不易发生火灾，并且不会造成环境污染。

5）由于气体的可压缩性，气动系统的响应速度低，在工作压力和负载大小相同时，液压系统的响应速度约为气动系统的50倍。

同时，液压系统的刚度约为相当的气动系统的400倍。

6）由于气动系统没有泵控系统，只有阀控系统，阀控系统的效率较低。

阀控液压系统和气动伺服系统的总效率分别为60%和30%左右。

7）由于气体的粘度很小，润滑性能不好。

在同样加工精度情况下，气动部件的漏气和运动副之间的干摩擦相对较大，负载易出现爬行现象。

综合分析，气动控制系统适用于输出功率不大（气动控制系统的极限功率约为4kW），动态性能要求不高，工作环境比较恶劣的高温或低温，并对防火有较高要求的场合。

气动伺服技术的应用领域很广泛，尤其是在机械系统中要求具有可编程功能的运动控制领域，以及没有机械变送装置的线性运动控制领域。

目前已经有应用的领域有：农业、材料加工、包装机械、机械工具、机器人、食品加工等。

早期的应用如Pendar摆放机器人(采用开关阀PWM控制)，近期的有Silsoe研究所研制的自动挤牛奶机，在这里气体的可压缩性或叫柔性己经变成了优点。

Phillip和Festo已经生产出了用于材料装卸和储运的气动伺服机械系统。

由Rexroth-Mannesman生产的气动伺服线性模块已经应用于自动组装系统，如PCB元件的插装，其速度和X-Y坐标的精度都得到了最大限度的利用气动伺服技术。

在一些更高级的领域也有应用，如移动机器人，由Portech生产的机器人专门用于代替人在危险环境中工作，如核装置的拆除、核废料的处理等。

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河南科技大学课程设计说明书课程名称专业课程设计题目阀控缸位置伺服系统设计与分析学院农业工程学院班级农电111 学生姓名王银肖指导教师岳菊梅日期 2015年4月3日专业课程设计任务书班级：农电111 姓名：王银肖学号： 111403010124设计题目：阀控缸位置伺服系统设计与分析一、设计目的熟悉专业课程设计的相关规程、规定，了解控制系统设计数学模型的基本建立方法和相关算法的计算机模拟，熟悉相关计算的内容，巩固已学习的相关专业课程内容，学习撰写工程设计说明书，对控制系统相关状态进行模拟，对控制系统设计相关参数计算机计算设计有初步的认识。

二、设计内容阀控缸位置伺服系统原理如下图所示。

三、设计要求：1. 指出并分析电液位置控制系统的基本组成和特点。

2. 分析电液伺服阀的主要特性与其参数。

3. 电液伺服阀的选则与使用。

4. 设计电液阀伺服系统并画出仿真图。

四、设计时间安排查找相关资料（2天）、确定总体方案，进行必要的计算。

（1天）、对电力系统相关状态进行模拟，计算相关参数，（2天）、使用（MATLAB）等相关软件进行控制系统设计与仿真（2天）、撰写设计报告（2天）和答辩（1天）。

五、主要参考文献[1] 易孟林，曹树平，刘银水.电液控制技术[M].武汉:华中科技大学出版社,2010.[2] 王正林，王盛开，陈国顺. MATALAB与控制系统仿真[M].北京:电子工业出版社.2005.[3] 刘超.MATALAB基础与实践教程[M],北京:机械工业出版社.2011.指导教师签字：年月日第一章电液位置控制系统 (1)§1.1液压控制系统概论 (1)§1.2电液控制系统的基本组成及特点 (3)第二章电液伺服阀的特性与主要性能参数 (6)§2.1 静态特性 (6)§2.1.1 负载流量特性 (6)§2.1.2 空载流量特性 (7)§2.1.3 压力特性 (9)§2.1.4 内泄漏特性 (10)第三章电液伺服阀的选择与使用 (11)§3.1电液伺服阀的选择的一般原则 (11)§3.2 电液伺服规格的确定 (12)第四章阀控缸位置伺服系统的的设计及MATLAB仿真 (14)§4.1 电液比例阀控缸位置伺服系统建模设计 (14)§4.1.1阀控缸模型设计及分析 (14)§4.1.2仿真调试图 (14)总结 (18)参考文献 (19)电液伺服控制系统是电液控制技术最早出现的一种应用形式。

通常所说的电液伺服控制系统，从其构成来说，就是指以电液伺服阀作为电液转换和放大元件实现某种控制规律的系统。

电液伺服控制系统将液压技术和电气、电子技术有机的结合起来，既具有快速易调和高精度的响应能力，又有控制大量实现大功率输出的优势，因而在国防和国民经济建设各个技术领域得到了广泛的应用。

本文设计了一种阀控缸电液位置伺服系统，由电信号处理装置和若干液压元件组成，元件的动态性能相互影响，相互制约及系统本身所包含的非线性，致使其动态性能复杂，因此，电液伺服控制系统的仿真受到越来越多的重视。

以MATLAB为开发工具,将其应用于运动平台电液位置伺服系统的仿真分析中，对如何提高电液位置伺服系统的动态品质进行分析和研究，给出了仿真结果和分析的小结。

关键词：电液位置伺服系统；MATLAB；建模；仿真第一章电液位置控制系统1.1液压控制系统概论液压控制系统是在液压传动系统和自动控制技术与控制理论的基础上发展起来的，它包括机械-液压控制系统、电气-液压控制系统和气动-液压控制系统等多种类型。

电液控制系统是电气-液压控制系统的简称，是指以电液伺服阀、电液比例阀或数字阀作为电液控制元件的阀控液压系统和以电液伺服或比例变量泵为动力元件的泵控液压系统，它是液压控制系统的主流系统。

液压控制系统有别于一般液压传动系统，它们之间的差异可通过下面列举的液压速度传动系统和电液速度伺服控制系统示例加以说明。

图1-1所示为两种形式的液压速度系统原理图。

在图1-1（a ）所示的液压速度传动系统中，它主要由液压缸、负载、电磁换向阀、调速阀及液压能源装置组成。

其工作原理为：当电磁铁CT1通电时，电磁换向阀左位工作，液压油经电磁换向阀、单向阀进入液压缸右腔，活塞在压力油的作用下向左快速移动，运动速度由液压泵的输出流量决定：当电磁铁CT2通电时，电磁换向阀，右位工作，液压油经过电磁换向阀直接进入液压缸左腔，活塞在压力油的作用下向右移动，液压缸右腔的油经调速阀、电磁换向阀回油箱，回油流量受调速阀的控制。

因此，可通过调节单向阀虽然具有压力和温度补偿功能，其输出的流量不受负载和温度变化的影响，但它不能补偿液压缸、单向阀等液压元件泄漏的影响，所以在负载增加时，系统的速度也会由于泄漏的增加有所减慢。

图1-1（b ）所示为电液速度伺服控制系统，它主要由指令元件（指令电位器）、伺服放大器、电液伺服阀、液压伺服缸、速度传感器（测速发电机）、工作台及液压缸能源装置组成。

其工作原理为：当指令电位器给定一个指令信号r μ时，通过比较器与反馈信号f μ比较，输出偏差信号μ∆偏差信号经伺服放大器输出控制电流i ，控制电液伺服阀的开口，输出相应的压力油驱动液压伺服缸，带动工作台运动。

由电液速度伺服控制系统的工作原理可知，液压伺服缸活塞运动的方向由控制电流的正负极性决定，而运动速度由伺服阀的输出流量即控制电流的大小确定。

系统由于加入了检测、反馈构成了闭环控制，故具有抗干扰、抗环内参数变化的能力，海淀也速度伺服控制系统对温度、负载、泄漏等影响因素均有自动补偿功能，能在有外部干扰的情况下获得精确的速度控制。

1—液压泵 2—溢流阀 3—电磁换向阀 4—单向节流阀 5—负载 6—工作台7—测速发电机 8-电磁换向阀 9指令电位器 10—比较器 11—伺服放大器图1-1液压速度系统原理图图1-2 电液位置伺服控制系统的原理框图图1-2所示为一个典型的电液位置伺服系统原理图。

其工作原理是：由计算机（指令元件）发出数字信号，经D/A 转换成模拟信号r μ后输给比较器，再通过比较器与位移传感器传来的反馈信号f μ比较，形成偏差信号μ∆，然后通过校正，放大器输出控制电流i ，操纵电液伺服阀（电液转换元件）产生较大功率的液压信号（压力、流量），从而驱动液压伺服缸，并带动负载（被控对象）按指令要求运动。

当偏差信号趋于零时，被控对象（负载）被控指令期望的位置上。

该电液位置伺服控制的原理框图如图1-2所示。

1.2电液控制系统的基本组成及特点电液控制系统与其它类型液压控制系统的基本组成都是类似的。

不论其复杂程度如何，都可分解为一些基本元件。

图1-3所示为一般电液控制系统的组成。

图1-3 电液控制系统的组成图1-4 计算机电液控制系统的组成①输入元件。

输入元件是指将指令信号施加给系统输入端的元件，所以也称指令元件。

通常用的有指令电位器、信号发生器或程序控制器、计算机等。

②比较元件。

也称比较器。

它将反馈信号与输入信号进行比较，形成偏差信号。

比较元件有时并不单独存在，而是由积累援建有机组合成整体，其中包含比较功能，如将输入指令信号的发生、反馈信号处理、偏差信号的形成、校正与放大等多项功能集于一体的板卡或控制箱。

图1-4所示的计算机电液伺服/比例控制系统，其输入指令信号的发生、偏差信号的形成、校正，即输入元件和控制器（校正环节）的功能都由计算机实现。

③放大转换元件。

该元件将比较器给出的偏差信号进行放大，并进行能量转换，以液压量（如流量、压力等）的形式输入执行机构，控制执行元件运动。

例如伺服阀比例阀或数字阀及其配套使用的控制放大器，都是常见的放大转换元件。

④检测反馈元件。

该元件用于检测被控制量并转换成反馈信号，加在系统的输入端与输入信号相比较，从而够成反馈控制。

例如位移、速度、压力或拉力等各类传感器就是常用的检测反馈元件。

⑤液压执行元件。

该元件按指令规律动作，驱动被控对象做功，实现调节任务。

例如液压缸、液压马达或摆动液压马达等。

⑥被控对象。

它是与液压执行元件可动部分相连接并一起运动的机构或装置，也就是系统所要控制的对象，如工作台或其他负载等。

以油液为介质的电液控制系统，属于液压系统范畴，同样具有下列液压系统的优点。

①单位功率的质量小，力-质量比（或力矩-惯量比）大。

由于液压元件的功率-质量比和力-质量比（或力矩-惯量比）大，因此可以组成结构紧凑、体积小、质量轻、加速性好的控制系统。

例如优质的电磁铁能产生的最大力大致为175N/cm²，即使昂贵的坡莫合金所产生的力也不超过215.7N/cm²；而液压缸的最大工作压力可达3200N/cm²，甚至更高。

统计资料表明，一般液压泵的质量只是同功率电动机的10%～20%,几何尺寸为后者的12%～13%；液压马达的功率-质量比可达7000W/kg左右，因受磁饱和限制，电动机的功率-质量比约为700W/kg，即液压马达的功率-质量比约为相同容量电动机的10倍。

②响应速度快。

由于液压动力元件的力-质量比（或力矩-惯量比）大，因此加速能力强，能够安全的、可靠地快速带动负载启动、制动与反向。

例如中等功率的电动机加速只需要一至几秒，而同等功率的液压马达加速只需电动机的1/10左右时间。

由于油液的体积弹性模量很大，由油液压缩形成的液压弹簧刚度也很大，而液压动力元件的惯量又比较小，由此油液压弹簧刚度和负载惯量耦合成的液压固有频率很高，故系统的响应速度快。

③负载刚度大，控制精度高。

液压系统的输出位移（或转角）受负载变化的影响小，即具有较大的速度-负载刚度，定位准确，控制精度高。

由于液压固有频率高，允许液压控制系统，特别是电液控制系统有较大的开环放大系数，因此可获得较高的精度和响应速度。

此外，由于油液的压缩性较小，同时泄漏也较小，故液压动力元件的速度刚度较大，组成闭环系统时其位置刚度也大。

液压马达的开环速度刚度约为电动机的5倍，电动机的位置刚度很低无法与液压马达相比。

因此，电动机只能用来组成闭环位置控制系统，而液压执行元件（液压缸或液压马达）却可用于开环位置控制。

④液压油能兼有润滑作用，有利于散热和延长元件的使用寿命。

⑤容易按照机器设备的需要，通过管道连接实现能量的分配与传递：利用蓄能器很容易实现液压能的贮存及系统的消振等；也易于实现过载保护和遥控等。

除了以上一般液压系统都具有得的优点外，需要特别指出的是，由于电液控制系统引入了电气、电子技术，因而兼有电控和液压技术两方面的特点。

第二章电液伺服阀的特性与主要性能参数电液伺服阀是一种非常而复杂的电液控制元件，其性能优劣对整个电液伺服系统的工作品质有着至关重要的影响，因此对其要求十分严格。