阀控缸位置伺服系统

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