液压控制系统实验指导书

实验一电液比例方向阀动态性能实验

1实验目的

（1）了解比例方向阀动态特性测试装置。

（2）掌握比例方向阀流量阶跃响应特性曲线的测试方法。

（3）掌握比例方向阀动态特性各参数物理意义和计算方法。

2实验装置

RCYCS-DIII电液压伺服比例综合实验台。

3实验内容及原理

节流调速回路是由定量泵、流量控制阀、溢流阀和执行元件等组成，它通过改变流量控制阀阀口的开度，即通流截面积来调节和控制流入或流出执行元件的流量，以调节其运动速度。节流调速回路按照其流量控制阀安放位置的不同，分为进口节流调速、出口节流调速和旁路节流调速三种。

图1 电液比例方向阀动态性能实验原理图

1泵驱动电机 2变量泵塞泵 3系统溢流阀 4温度传感器 5单向阀

6球阀1 7畜能器 8比例溢流阀 9电液比例方向阀

比例方向阀流量阶跃响应特性是比例方向阀动态特性的主要特性,该实验是测试比例方向阀流量。

给被试的比例方向阀的控制器施加一个升幅的阶跃信号（从起始电压至最大电压），A口至B口的流量相应地完成一个流量增加过程；这一过程完成后，再给被试的比例方向阀的控制器施加一个

降幅的阶跃信号（从最大电压至起始电压），比例方向阀A口至B口的流量也相应地完成一个流量减小过程；记录被试比例方向阀流量变化全过程，绘制流量响应曲线。

根据被试比例方向阀流量阶跃响应曲线，计算阀的动态特性的主要参数：稳态流量Xo()、幅值（X amp）、超调量（Mp）、峰值（tp）、上升时间(tr)、下降时间(td)、调整时间(ts)等。

4实验步骤

a.按[液压原理图]检查测试回路。

b.连接数据采集线：

本实验使用AD 通道2 个,DA通道1个(DA2)；

AD 起始通道--电液比例控制器实际输出端口，AD 起始通道+1--流量传感器p；

DA通道用1个，DA2 接电液比例控制器差动输入端口。

c.启动电机,调节系统溢流阀,使系统达到安全工作压力(如8Mpa)，开启球阀3、球阀4；其他球阀关闭，二位三通电磁换向阀YA1、YA2通电。

d.在[测试参数设置]栏内的编辑框内填写相应的数据。

e.在[PID 参数设置]栏内的编辑框内填写相应优化的数据。

f.在[测试数据操作]栏内的编辑框内,选择PID 控制器的类型(参阅[PID 模式组合]对话框)。

h.在[测试数据操作]栏内的编辑框内,填入[测试数据文件]名。

i.在[测试项目选择]栏内选择[PID 控制器测试]后,按[项目运行]键。

j.按[测试开始]键,测试自动进行，测试数据自动记录在[测试数据表]内。

k.在[测试项目选择]栏内选择[压力阶跃响应实验曲线显示],按[项目运行]键,界面自动显示测试曲线。

l.在[测试项目选择]栏内选择[系统动态特性测试结果],按[项目运行]键,在界面右侧[系统动态参数]栏自动显示测试结果。

5实验数据

实验条件：

油温：电液比例方向阀型号：

实验二电液比例位置控制系统性能实验

1实验目的

（1）了解电液比例位置控制系统的组成、工作原理和校正方法。

（2）了解计算机在电液比例位置控制系统作用。

（3）掌握系统动态分析原理和时域参数的测试方法。

（4）掌握常用PID 控制器类型和算法。

（5）深入理解数字PID 控制器结构参数对系统动态性能的影响。

2实验装置

RCYCS-DIII电液压伺服比例综合实验台。

3实验内容及原理

图1电液比例位置控制系统性能实验原理图

1泵驱动电机 2变量泵塞泵 3系统溢流阀 4温度传感器 5单向阀

6畜能器7电液比例方向阀8加载装置9光栅位移传感器

图2实验装置控制测试原理图

实验系统是位置控制系统，被控物理参数（即系统输出）是活塞杆（滑轮）位移Xo。计算机发出一个给定值（阶跃信号），经数字PID 控制器调节和数模转换(D/A)后，产生控制信号u；由电液控制放大器、比例方向阀、加载液压缸等组成的装置使活塞杆（滑轮）产生位移；位移量由光栅位移传感器动态地检测并通过光栅编码器采集卡读入计算机，构成闭环系统；控制最终目的是活塞杆（滑轮）实际位移能准确地、快速地达到给定值。该实验测量系统对施加的阶跃信号的动态响应（输出力的）；计算位置响应的时域性能指标：上升时间、峰值时间、调整时间、超调量、稳态误差等；检验数字PID 控制器参数对时域性能指标的影响规律。数字PID 控制器是在模拟PID 控制器的基础上发展起来的，在计算机控制系统中用编程实现PID 功能。PID 控制器是将系统偏差信号e(k)进行比例放大（P环节）、积分（I环节）和微分（D 环节）等输出的和构成控制量u 对被控对象进行控制。

4实验步骤

c.按[液压原理图]检查测试回路。

d.连接数据采集线：

本实验使用AD 通道0 个,DA通道1个(DA2)；

液压缸的位移信号采集由光栅位移传感器和SGC-PCI3.1 光栅编码器采集卡完成；

DA通道用1个，DA2 接电液比例控制器差动输入端口。

c.启动电机,调节系统溢流阀,使系统达到安全工作压力(如8Mpa)，开启球阀3、球阀4；其他球阀关闭，二位三通电磁换向阀YA1、YA2通电。

d.在[测试参数设置]栏内的编辑框内填写相应的数据。

e.在[测试数据操作]栏内的编辑框内,填入[测试数据文件]名

f.在[测试项目选择]栏内选择[测试数据],按[项目运行]键。

g.在[测试项目选择]栏内选择[流量阶跃实验曲线],按[项目运行]键,界面自动显示测试曲线。

h.在[测试项目选择]栏内选择[阀动态特性测试结果],按[项目运行]键,界面自动显示测试数据。