阀控非对称缸被动式电液力伺服系统的解耦控制研究

合集下载

对称阀控制非对称缸电液伺服系统建模分析

尸）臼
— —
，
“
无杆腔活塞有效作用面积，有杆腔活塞有效作用面积，
ｍ
— —
式（．）所描述的伺服阀负载流量特１１２性是非线性的。系统进行动态分析时，对必须将这个方程线性化。经过线性化处理后的负载流量特性方程为
出发，忽略粘性力和弹性力的影响，各级对传递函数进行简化，整合出对称阀控制非对称液缸电液伺服系统的传递函。
ｌ液压动力机构
１１伺服阀的负载流量方程．如图１所示为对称四通阀控制非对称液压缸原理示意图。假定：
（．）１９
（．０１１）
，
，，出的流量ｑ为从液缸同汕腔流ＵＶ，
记伺服阀的负载流量为ｑ，则有【，３
ｑ￡＝ｑ１（．１１１）
ＪＣ
４～一－Ｃｐ）Ｃ
． ‘ ４・
ห้องสมุดไป่ตู้ｐ
式中：Ｃ — — 液缸内泄露系数，
ｑ＝ｄｘ／Ｐ２ＣＷ１２三Ｖ
（２１）・
式Ｌ：ｑ — — 汕缸尢杆腔流量，ｍｓ｝ｊｑ — — 油缸有杆腔流量，ＳＣ —流量系数，无量纲 — 节流阀口面积梯度，ｍｘ电液伺服阀阀芯位移，ｍｐ—— ．度，ｋｍ油密ｇＰ — — 汕源压力，尸Ｐ — — 油缸尢杆腔力．ＰａＰ — — 油缸有杆腔压力，Ｐａ根据流量的连续性，呵写山每个液缸ｌ作腔的流量方程，即流入液缸进油腔的流量ｇ为＋：＋ｃ（）ｃ．（・３

基于SIMULINK的阀控非对称液压缸系统的研究

中图分类号：ＴＨｌ３７．８
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２—８９０４（２００８｝０１—０００３－００３
１引言
在现代化工业生产中，非对称液压缸具有占用空间小、加工密封简单、制造成本低等的优点，因而在一些精度要求不太高的场合得到了广泛的应用。笔者在建立阀控非对称液压缸的数学模型的基础上，引入了闭环ＰＩＤ位置控制，并利用ＭＡＴＬＡＢ中的ＳＩＭＵＬＩＮＫ模块库仿真与分析研究其控制性能。
效作用面积之差导致了液压缸活塞杆外伸与内缩
时一些参数的改变，因此，应分别对液压缸活塞杆
外伸与内缩进行分析研究（本文仅以活塞杆外伸为
例进行了仿真分析，有关活塞杆内缩的情况读者可根据下述方法自行设计仿真，在此不再赘述）。在这
一液压伺服系统中，我们尝试从阀的负载压力一流
量特性、油缸负载流量方程和液压缸的力方程三方
综上所述的结论，搭建系统的ＳＩＭＵＬＩＮＫ模型如图４所示。由于系统外负载力为不定参量，所以可用随机模块来表示。为了能更好地说明系统的准确性，系统仿真过程中分别使用了正弦信号、阶跃信号以及方波信号作为系统的输入信号来进行系统的仿真，其仿真结果如图５、图６、×１０４
控
图３阀控非对称液压缸控制系统方框图
４仿真
‘。 ‘。～ｉ根据式（４）所得公式代入表（１）所示数据并经
整理得：
Ｙ—．
１．６６ｘ１０６
Ｕ
ｓ３＋８．２３ｓ２＋９６０４ｓ
Ｙ
一０．０００８３ｓ一０．００６７
凡
ｓ３＋８．２３８２＋９６０４ｓ
本文中，我们采用的是增量式ＰＩＤ控制器。在
设计该控制器的过程中，我们对控制器的比例系数Ｋ，，积分系数Ｋｉ以及微分系数Ｋｄ进行了调节，从而提高了系统的稳定性、响应速度、超调量以及稳态精度。在研究过程中，我们采用试凑法选取了Ｋｐ＝０．０２０、Ｋｉ＝Ｏ．００３以及Ｋｄ＝Ｏ．００１。

非对称活塞式摆动液压马达的电液比例的控制系统设计

扬州大学广陵学院本科生毕业论文毕业论文题目非对称活塞式摆动液压马达的电液比例的控制系统设计学生姓名专业班级指导教师完成日期中文摘要本文对电液比例阀位置控制系统的工作原理及各组成部分进行了详细的分析，并对活塞式滚珠螺旋摆动液压马达进行了设计和计算及附了马达的零件图和组装图，以及建立了非对称阀控非对称缸位置控制系统的数学模型并计算出了此系统的开环传递函数。

而且，利用Matlab软件，创立了系统仿真模型，生成了位移输出的Bode图、阶跃响应曲线和正弦响应曲线。

另外用Matlab对系统特性进行仿真分析的基础上，针对系统稳定性的问题，提出了系统校正问题，并采用了比例—积分（PI）控制，使非对称活塞式摆动液压马达电液比例阀位置控制系统具有良好的动态特性和静态特性，达到了预期的研究目的。

关键词：非对称缸、非对称阀、数学模型、传递函数、Matlab仿真、PI校正AbstractThe work principle and every component of electrohydraulic proportional value-control system are analyzed in detail in the paper.And the ball screw swinging piston hydraulic motor has carried on the design and calculation,attached the detail part and assembly drawing (two-dimensional diagram and three-dimensional diagram )of the motors.As the same time the paper creates the mathematical model of asymmetric valve controlled asymmetric cylinder position control system and calculated the open-loop transfer function of the system.Moreover the paper set up the simulation model of the system in the advantage of the Mat-lab software and generates the Bode diagram、step response curve diagram and sine response curve of the displacement output.On the basis of the simulation analysis with Mat-lab of the system characteristics,PI control strategy is brought forward as to the stability of the system,it brings the better dynamic and static characteristics to the Asymmetric piston swing hydraulic motor Electro-hydraulic proportional valve position control system to attain the expected objective.Keywords：Asymmetric hydraulic cylinder、Asymmetric servo valve、mathematic(al) model、transfer function、Mat-lab simulation、Proportional - integral（PI）correction目录中文摘要 (1)Abstract (2)第1章绪论 (5)1.1课题研究的目的及意义 (6)1.2论文主要工作 (6)第2章活塞式滚珠螺旋摆动液压马达的工作机理 (8)2.1概述 (8)2.2活塞式滚珠螺旋摆动液压马达原理和特点 (8)2.2.1活塞式滚珠螺旋摆动液压马达的工作原理 (8)2.2.2活塞式滚珠螺旋摆动液压特点 (9)2.3活塞式摆动液压马达主要技术参数之间的关系 (10)第3章活塞式滚珠螺旋摆动液压马达设计计算 (13)3.1概述 (13)3.2活塞式滚珠螺旋摆动液压马达的主要参数计算 (13)3.2.1液压缸的主要参数计算 (13)3.2.2滚珠逆螺旋传动装置的参数计算 (15)3.3活塞式滚珠螺旋摆动液压马达的强度计算 (19)3.3.1液压缸强度计算 (19)3.3.2螺旋传动轴的强度计算 (21)3.3.3滚珠与滚道之间的接触强度计算 (23)3.4活塞式滚珠螺旋摆动液压马达的主要零件结构 (25)第4章非对称活塞式摆动液压马达电液比例系统设计 (41)4.1非对称缸用非对称阀来控制 (41)4.2非对称阀的静态特性分析及数学模型的建立 (41)4.2.1基本模型 (41)4.2.2 活塞式液压摆动马达正向运动 (42)4.2.3 活塞式液压摆动马达反向运动 (47)4.3比例放大器传递函数 (51)4.4高性能电液比例阀传递函数 (51)4.5位移传感器传递函数 (52)4.6系统传递函数方框图 (52)4.7系统传递函数及函数各参数的确定 (52)4.8系统特性（系统校正前Bode图、阶跃响应） (56)4.8.1对数频率特性图（伯德图或Bode图） (56)4.8.2系统的单位阶跃响应 (58)第5章用PI调节器对系统进行性能校正和仿真分析 (59)5.1控制系统校正的概述和PI校正概述 (59)5.1.1控制系统校正的概述 (59)5.1.2PI校正的概述 (59)5.2 PI仿真数学模型的建立 (60)5.2.1确定开环增益 (60)5.2.2计算未校正系统的相位裕量和幅值裕量 (60)5.2.3确定校正后系统的截止频率 (61)5.2.4确定校正装置的参数 (61)5.2.5确定校正后系统的开环传递函数 (61)参考文献 (66)致谢 (67)第1章绪论1.1课题研究的目的及意义摆动液压马达是一种输出轴作摆动往复运动的液压执行元件。

非对称泵控差动缸速度伺服系统特性

度进行动态补偿。仿真和试验结果表明，该控制策略有效改善差动缸伸出和收回速度动静态性能，提高了系统能量效率。
关键词：差动缸非对称泵非线性动态前馈能量效率中图分类号：ＴＨ６
ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌＰｕｍｐＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＣｙｌｉｎｄｅｒＳｐｅｅｄＳｅｒｖｏＳｙｓｔｅｍ
ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００２４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｌｏｆｗａｓｙｍｍｅｔｒｙｏｆｈｅｔｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌｃｙｌｉｎｄｅｒｃａｕｓｅｄｂｙｔｗｏ－ｃｈａｍｂｅｒａｒｅａｄｉｆｅｒｅｎｃｅ，ｈｅｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓｏｆａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｐｕｍｐｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｃｏｍｐｅｎｓａｔｅａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｌｏｆｗｄｕｒｉｎｇｍｏｔｉｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｂｅｃａｕｓｅｈｅｔｄｉｆｅｒｅｎｃｅｏｆｗｏｔ — ｃａｖｉｔｙｒｅａａｉｓｎｏｔａｓｔｒｉｃｔｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｒｅｒｅａｎｏｎｌｉｎｅｒａｅｆｅｃｔｓｓｕｃｈａｓｃａｖｉｔａｔｉｏｎｓａｎｄｌｅａｋｓ，ｔｈｅｓｐｅｅｄｉｓｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｈｅｎｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌｃｙｌｉｎｄｅｒｓｔｒｅｔｃｈｅｄａｎｄｒｅｔｒａｃｔｅｄ，ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｄｙｎａｍｉｃａｎｄｓｔａｔｉｃｉｓｐｏｏｒ，ａｎｄｈｅｔｅｎｅｒｇｙ

多轴车辆轮桥加载试验台的解耦控制实验研究

第50卷第4期中南大学学报(自然科学版) V ol.50No.4 2019年4月Journal of Central South University (Science and Technology)Apr. 2019 DOI: 10.11817/j.issn.1672−7207.2019.04.013多轴车辆轮桥加载试验台的解耦控制实验研究王慧1, 2，赵国超1，金鑫1(1. 辽宁工程技术大学机械工程学院，辽宁阜新，123000;2. 哈尔滨工业大学机电工程学院, 黑龙江哈尔滨, 150001)摘要：为研究多轴车辆轮边和传动桥的工作特性和可靠性，模拟四轴车辆的实际工况，基于二次调节技术试制轮桥模拟加载试验台。

针对轮桥试验台驱动转速和输出转矩存在的耦合干扰问题，建立系统传递函数并求解出传递函数之间的对角矩阵，利用对角矩阵对系统进行解耦控制，通过轮桥模拟加载试验台进行耦合干扰实验及解耦控制实验。

研究结果表明：通过对角矩阵对试验台进行解耦控制，能有效解决驱动转速和输出转矩之间的耦合干扰问题，本实验中驱动转速误差减小78%，二次输出转矩误差减小67%，轮边输出转矩误差减小29%，解耦后提高了试验台可控性，可使试验台满足车辆轮桥的动态模拟加载实验的需求，研究结果可为此类轮桥试验台的设计及模拟加载实验提供一定的实验基础。

关键词：多轴车辆；传动桥；试验台；解耦控制；模拟加载中图分类号：TH113; TP302 文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2019)04−0854−10Experimental study on decoupling control forwheel-bridge simulated test bench of multiaxial vehiclesWANG Hui1, 2, ZHAO Guochao1, JIN Xin1(1. School of Mechanical Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China;2. School of Mechanical and Electronic Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)Abstract: In order to study the working characteristics and reliability of multiaxial vehicles' wheel-bridge, the actual working conditions of the four-axle vehicle were simulated and the wheel-bridge simulated loading test bench was established based on the secondary regulation technology. In view of the coupled interference problem between the driving speed and output torque of wheel-bridge test bench, the system transfer function was established, and the diagonal matrix between the transfer functions was solved. The diagonal matrix was used to decoupling the system and the coupled interference experiment and decoupling control experiment were carried out by the wheel-bridge test bench. The results show that the decoupling control of the test bench by the diagonal matrix can effectively solve the coupled interference problem between the driving speed and the output torque. In this test, the drive speed error is reduced by 78%, the secondary output torque error is reduced by 67% and the wheel side output torque is reduced by 29%. The test bench has better controllability by using diagonal matrix decoupling control, and it can meet the demand of vehicle wheel-bridge dynamic simulation loading experiment. The results can provide a certain experimental basis for the design of this kind of wheel bridge test bench and the simulated loading experiment.Key words: multiaxial vehicle; drive axle; test bench; decoupling control; simulated loading收稿日期：2018−06−19；修回日期：2018−08−01基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51405213) (Project(51405213) supported by the National Natural Science Foundation of China) 通信作者：王慧，博士，教授，从事二次调节技术研究；E-mail：*******************第4期王慧，等：多轴车辆轮桥加载试验台的解耦控制实验研究855随着对车辆安全可靠性和运行性能要求的不断提高，车辆关键部件的模拟加载试验研究越来越受到重视[1–2]。

电液位置伺服系统最少拍控制应用研究

Ｖｏ．８Ｎｏ．１２６Ｄｅ２９ｃ．ｏｏ
电液位置伺服系统最少拍控制应用研究
曹清华，萍先刘
（昌工程学院机械与动力工程系，西南昌３０９）南江３０９
摘要：对电液伺服控制系统的特点，行了计算机控制系统的整体设计，针进以对称阀控制非对称缸的数学模型为基础，考虑一般电液伺服系统的元件，对伺服阀、服放大器、／ＡＤ卡进行了简化，到整体模型，用最少拍伺ＤＡ、／得运
ｍｏｅｆｓｍｍｅｒｃｖｌｅｃｎｒｌｎｓｍｍｅｒｃｃｌｎｅ，ｎｉｌｉｄｔｅｅｅｔ－ｙｒｕｉｅｖｏｔｌｓｓｄｌｏｙｔｉａｖｏｔｌｇａｙｏｉｔｙｉｄｒａｄｓｍｐｉｅｈｌｃｒｈｄａｌｓｒｏｃｎｒｙ－ｉｆｏｃｏｔｒｏｏｅｔｕｈａｅｖａｖｓｒｏａｌｅｓ，Ａ，ｅｃｍｐｎｎｓｓｃｓｓｒｏｖｅ，ｅｖｍｐｉｒＤ／Ａ／Ｄａ．ｈｘｅｍｅｔｓｏｈｔｔｉｄｅｓｎｌｉｆｃｒＴｅｅｐｒｎｈｗｓｔａｓｍｏｌｉｄｉｈ
Ｏ引言
电液伺服系统是由电的信号处理部分与液压的功率输出部分组成的闭环控制系统．由于液压系统的一
些特征参数，如液压阻尼比、压缸固有频率以及外界负载干扰力等随油温、液油压等外界环境的改变将发生

基于模糊PID的阀控非对称缸系统仿真研究

非常适合电液伺服阀控缸（尤其是非对称缸）液压系统。本文以四通伺服阀控非对称缸系统为例进行分析，结合模糊自适应ＰＩＤ控制原理，设计了模糊控制器并将其应用于该系统中，以提高系统的控制精度和抗干扰能力，并利用ＭＡＴＬＡＢ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件对建立的模型进行仿真分析，验证其可行性。
显示了很好的鲁棒性和很强的控制稳定性，因此
１）四通伺服阀的流量方程
假定阀是零开口四边阀，四个节流口是匹配和对称的，供油压力Ｐ恒定，回油压力Ｐ０为零。
ｇ￡＝Ｘｖ＋：一（１）
原理图，根据文献［３］和【６】可列出各液压动力元件
的基本方程。
常规ＰＩＤ控制则毫无优势可言。此时，智能控制系统便展现出了优越的性能。
模糊逻辑控制基于人类经验，不苛求控制理论建立的精准数学模型，对非线性、复杂对象的控制
Ｄｏｉ：１Ｏ．３９６９／Ｊ．Ｉｓｓｎ．１００９－０１３４．２０１３．１２（上）．２６
０引言
电液伺服阀控缸液压系统以其控制精确高的特点在钢铁冶金、矿山等行业中获得广泛的应用。传统的ＰＩＤ控制虽然简单、整定参数方便，但是却因负载、流量等参数的变化而无法获得快速、高精度、自适应跟踪好的动态效果ｕ。再加上

基子CMAC神经网络的电液比例速度控制系统研究

式中：为移动部件质量；ｍ。Ｙ为位移；为黏性阻尼系Ｃ数；
▲ 图２控制系统方块图
为等效弹簧刚度；ｏ预压缩量；ｙ液动力和Ｙ为Ｆ为
阀芯库仑摩擦力先导阀的力输出为：
路将液控单向阀打开．上腔液压油通过液控单向阀和单向减压阀回油。位工作时．力油通过单向减压阀右压
和液控单向阀进入液压缸上腔．同时打开平衡阀组左侧的节流阀．腔的液压油在流经平衡阀组时．于节下由流阀的背压．压缸带动负载下降时可以平稳运行．液保
电液比例控制系统以其控制简单、性能稳定等特点已经广泛地应用于各个工业领域［．其以电液比１尤］
例阀控非对称缸应用最广．但是电液比例控制系统是
典型的非线性系统．系统中的参数不易确定且易发生变化［。同时在复杂电液比例系统中．于液压部件较２］由多和建模误差等原因．使现有的控制器在控制效果上无法满足实时控制的要求小脑模型（ｅｅｅｌｒＭｏｅＡｒｃｌｔｎｏｔＣｒｂｌｄｌｔｕａｉＣｎ．ａｉｏｒｌｒｏｌ。ＣＭＡＣ）ＪＳＡｌｕｅ是．．ｂｓ在１７年提出的一种模拟９５小脑功能的神经网络模型．它不仅具有一般神经网络

被动式电液伺服加载系统的多余力抑制

要求配置合适的蓄能器，使系统有适当的体积弹性模量，从而使活塞运动所产生的多余力在可控制的范围之内；其次通过结构不变性原理对多余流量进行精确补偿，但由于伺服阀的流量增益与负载压力是非线性的，
采用状态观测器获得内部压力，以实现对流量的精确控制。以ＡＭＥＳｉｍ．Ｓｉｍｕｌｉｎｋ为基础建立联合仿真模型，仿真结果表明，采用上述方法对多余力的抑制效果有明显提高。关键词：被动伺服加载；多余力；结构不变性；ＡＭＥＳｉｍ中图分类号：ＴＨｌ３７；ＴＶ２７３文献标志码：Ｂ文章编号：１０００－４８５８（２０１４）０５－００５２－０５
必Ｖ＝—Ｋ．Ｋ生ｑ（ｐＬ）
（６）
由于结构不变性原理在常规应用中往往将疋（Ｐ。）
图２
电液伺服加载系统方框图
万方数据
５４
液压与气动
２０１４年第５期
图３应用结构不变性原理后的系统方框图
工作区
图４系统控制部分Ｓｈｎｕｌｉｎｋ模型
作为常值，而实际Ｋｑ（Ｐ。．）却是非线性的，简单的线性化处理将不能使强迫流量得到完全补偿，从而导致结构不变性原理的补偿效果大幅度降低。因此，考虑实时负载压力下伺服阀的流量增益非常有必要。虽然由式（１）可得实时缸压和流量的关系，但是实际中测量伺服阀的负载压力往往会提高成本。而由式（５）可知通过控制流量可以补偿干扰位移的运动，式（１）也说明流量与液压缸内压力有关。因此在没有压力传感器的情况下，利用现代自动控制理论通过系统重构建立一套状态观测系统，采用状态观测器预估系统状态的办法，实时地修正状态观测系统，使其与实际系统一致¨…，从而保证观测器中液压缸两端的压力与实际系统中的一致，其控制模型如图４所示。
２结构不变性原理的应用与改进
当假设，相关假设可参考文献［９］。除此之外，加载液压缸与等效负载视为刚性连接，力传感器刚度较高，其弹

阀控非对称缸电液伺服系统线性自抗扰控制

机器人手臂［45］等工业控制领域得到广泛的应用O 由于黏性阻尼、载荷刚度、控制流体体积的变化、阀的物理特性、油液弹性模量和油温变化引起的系统参数不确定性，摩擦、有效负荷等外部扰动的不确定性，特别是液压缸结构非对称性所导致的正、负行程开环增益和动态特性存在明显差异，建立的控制器的动态性能难以满足高性能控制要求。提高复杂工况下控制系统的抗扰能力，实现电液伺服系统的高精度、快响应一直是工程控制所追求的目标。
问题，本文提出了一种电液伺服系统线性自抗扰控制方法，利用线性扩张状态观测器实现综合扰动的实
时估计，并采用状态误差反馈控制律给予主动补偿，同时消除跟踪误差。证明了设计的线性扩张状态观
测器状态观测误差的收敛性。根据工程实际中的参数进行仿真研究，其结果表明这种控制方法能有效
抑制电液伺服系统中不确定性扰动，与PIT控制器相比具有较强的鲁棒性，并提高了位置跟踪精度。
181
匹配线性未知参数与非线性未知参数之间的耦合
问题，仿真了该方法的有。方
[14]针
对电液位服存在的非线性、参数
问题，给出了 [15]为
自适应动态面控设计方法O
电液控
中非线性不
数
的，提出了滑模自适应控制方
，通过构建的Lyapncov函数,设计了
自
适应控，给出了参数自适应律, 控能oGDOURAEK等〔心电液
收稿日期：201852-55 基金项目：山西省煤机重点科技攻关项目(MJ2014-02) 作者简介:金坤善(1778 -)，男，博士研究生,主要研究方向为锻压设备及其先进控制技术;通信作者:宋建丽教授,E-maU：
sovgjianC@ bistu. edn. cn.
第44卷第3期
金坤善，等:阀控非对称缸电液伺服系统线性自抗扰控制

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+

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）

阀控非对称液压缸数学模型及建模方法研究

MECHANICAL ENGINEER阀控非对称液压缸数学模型及建模方法研究炘李晓园，陈，叶鹏，李鑫，徐祥，蒋辉，李琼柱(红塔烟草(集团)有限责任公司玉溪卷烟厂,云南玉溪653100)摘要：非对称液压缸两腔结构参数不同，给阀控非对称缸数学建模带来了较大的困难。

文中针对现行阀控非对称液压缸数学模型及简化方法作了分析比较，提出了一种新的简化方法，并据此导出了较为精确的数学模型。

关键词：非对称液压缸；数学模型；建模方法；辅助方程中图分类号:TH137文献标志码:A文章编号：1002-2333（2020）08-0104-04 Research on Mathematical Model and Modeling Method of Valve Controlled Asymmetric Hydraulic Cylinder LI Xiaoyuan,CHEN Xin,YE Peng,LI Xin,XU Xiang,JIANG Hui,LI Qiongzhu (The Second Workshop of Cigarette Packaging of Yuxi Cigarette Factory,Hongta Tobacco(group)Co.,Ltd.,Yuxi653100,China) Abstract:The structural parameters of the two chambers of the asymmetric hydraulic cylinder are different,which brings great difficulties to the mathematical modeling of the valve-controlled asymmetric cylinder.This paper analyzes and compares the current mathematical models and simplified methods of valve-controlled asymmetric hydraulic cylinders, proposes a new simplified method,and derives a more accurate mathematical model based on this.Keywords:asymmetric hydraulic cylinder;mathematical model;modeling method;auxiliary equation0引言液压控制系统的种类及分类方法很多，根据液压放大器与执行元件的不同组合，可分成阀控缸、阀控马达、泵控缸、泵控马达4种[1-2]，其中阀控缸响应快、精度高、应用最广。

阀控对称液压缸电液位置伺服系统设计与故障模拟

阀控对称液压缸电液位置伺服系统设计与故障模拟
黄雄军
【期刊名称】《液压气动与密封》
【年(卷),期】2018(38)11
【摘要】阀控对称液压缸电液位置伺服系统具有精度高、响应速度快等优点,一旦出现故障,难以定位其故障机理,且这对系统的正常运行造成极大影响.采用底层模块到高层模块的建模方式,基于软件AMESim进行阀控对称液压缸电液位置伺服系统模型设计.在模拟系统中设置好相关故障参数,该软件可得出系统关键控制部件的模拟仿真结果.分析表明,采用AMESim可模拟实际的阀控对称液压缸电液位置伺服系统故障,能得到相关主要的故障数据,模拟研究可减少了硬件条件下的实验的时间,提高监测故障经济性及诊断效率.
【总页数】3页(P59-61)
【作者】黄雄军
【作者单位】广州大学市政技术学院机电工程系,广东广州510880
【正文语种】中文
【中图分类】TH137.9
【相关文献】
1.基于非对称阀控非对称液压缸的前馈干扰补偿器设计 [J], 郭欣欣;秦琴;郑凤武
2.基于对称四通阀控非对称液压缸的电液比例位置控制系统建模与仿真 [J], 肖晟;强宝民
3.高精度电液比例阀控缸位置伺服系统控制器的设计 [J], 肖体兵;吴百海
4.对称阀控非对称液压缸的电液比例位置控制系统建模与分析 [J], 沈瑜;高晓丁;王筠
5.电液比例对称阀控非对称液压缸的模型研究 [J], 孟亚东;杨婉秋;甘海云;严英因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

非对称电液伺服阀控制非对称缸系统仿真分析

非对称电液伺服阀控制非对称缸系统仿真分析
吴广益
【期刊名称】《机械工程与自动化》
【年(卷),期】2016(000)004
【摘要】重新定义了非对称阀控制非对称缸系统的负载压力和负载流量，推导出液压缸正、反向运动时的数学模型和传递函数，同时运用MATLAB／Simulink对工程案例进行仿真分析，得出位移响应曲线和负载大小对液压缸位移的影响关系。

【总页数】4页(P74-77)
【作者】吴广益
【作者单位】德州职业技术学院，山东德州 253034
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.非对称阀控制非对称缸位置伺服系统理论分析与试验研究 [J], 李漠;任好玲
2.匹配非对称阀控制非对称缸系统特性分析 [J], 张尚盈
3.基于MATIAB SIMULINK非对称阀控非对称液压缸控制系统的仿真分析 [J], 李东君
4.非对称阀控制非对称缸系统的静态及动态特性分析 [J], 王栋梁;李洪人;李春萍
5.带补偿因子的双模糊控制在电液伺服阀控非对称缸系统上的应用研究 [J], 彭辉;王军政;沈伟;李多扬
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

阀控非对称伺服缸基于粒子群优化的模糊PID控制器研究

阀控非对称伺服缸基于粒子群优化的模糊PID控制器研究丁问司;刘坤;丁云柯【摘要】According to the nonlinear and time-varying characteristics of the valve controlled asymmetric cylinder,we establish the mathematical model of the system with the variable effective bulk modulus considering the influence of the oil compressibility.A fuzzy adaptive PID control method optimized by the particle swarm optimization (PSO)is proposed.Fuzzy logic inference is used to adaptively adjust the proportion,integral and differential coefficient of the PID controller,and the PSO is aimed to optimize the scaling factors and the quantization factors of the fuzzy controller.The combination of two methods ensures the adaptive control of the system with the best parameters.At the same time,AMESim and Simulink are used to simulate the dynamic response characteristics of the valve controlled cylinder model with different air contents under two control methods of the traditional PID and PSO_FPID.The results show that the PSO_FPID,which combines the high precise advantage of the PID controller and the flexible character of the fuzzy controller,can effectively restrain the effect of nonlinear dynamic compression properties of the oil and enables the system to maintain a good dynamic and static quality.%针对阀控非对称伺服缸非线性、参数时变的特点,考虑到油液压缩特性的影响,建立了包含变体积弹性模量的系统数学模型.提出一种基于粒子群算法优化(PSO)的模糊自适应PID控制方法(简称PSO_FPID).模糊逻辑推理在线调整PID控制器的比例、积分和微分系数,以粒子群算法实现对模糊控制比例因子和量化因子的参数寻优,两种方法的组合保证了系统最佳参数匹配下的自适应控制.同时,利用AMESim与Simulink联合仿真研究不同含气量的阀控缸模型在传统PID与PSO_FPID两种控制方法下的动态响应特性.结果表明:PSO_FPID综合了PID控制器高精度的优点和模糊控制器快速、适应性强的特点,能够有效抑制油液动态压缩特性的非线性影响,使系统具有良好的动、稳态特性.【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2017(000)009【总页数】7页(P17-23)【关键词】模糊PID;粒子群算法;油液压缩特性【作者】丁问司;刘坤;丁云柯【作者单位】华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510641;韶关市华工高新技术产业研究院,广东韶关512027;华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510641;韶关市华工高新技术产业研究院,广东韶关512027;华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510641;韶关市华工高新技术产业研究院,广东韶关512027【正文语种】中文【中图分类】TH137非对称液压伺服缸具有工作空间小、承载能力大、结构简单和响应速度快等优点，被广泛应用于工业技术领域中[1]。

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

被动式电液力伺服系统的同步结构解耦控制研究

被动式电液力伺服系统的同步结构解耦控制研究被动式电液力伺服系统的同步结构解耦控制研究摘要：被动式电液力伺服系统的同步控制一直是电液力技术研究中的关键问题之一。

本文提出了一种新的同步结构解耦控制方法，以提高被动式电液力伺服系统的同步性能。

通过分析被动式电液力伺服系统的动力学特性，并引入解耦控制策略，将系统的同步控制问题分解为多个解耦子系统的控制问题。

在此基础上，设计了适用于被动式电液力伺服系统的同步结构解耦控制器，并进行了仿真实验验证。

结果表明，该控制器能够有效提高系统的同步性能，具有较好的实用价值。

1. 引言被动式电液力伺服系统是一种将电液驱动系统与被动结构相结合的控制系统。

在实际工程中，被动式电液力伺服系统被广泛应用于各种工业领域，如机床、航空航天等。

在这些应用场景中，被动式电液力伺服系统的同步性能一直是关注的焦点。

然而，由于系统内部的复杂动力学耦合关系，传统的控制方法往往无法满足要求，因此研究被动式电液力伺服系统的同步结构解耦控制方法显得尤为重要。

2. 被动式电液力伺服系统模型被动式电液力伺服系统由液压传动系统和电气控制系统组成。

液压传动系统通过液压装置传递功率，并实现对负载的力和位置的控制；电气控制系统通过电气装置提供驱动力和位置信号，并对液压传动系统进行控制。

系统的动力学特性包括液压子系统的动力学特性和电气子系统的动力学特性。

3. 同步结构解耦控制方法在解耦控制中，我们将被动式电液力伺服系统的同步控制问题分解为多个解耦子系统的控制问题。

首先，通过系统的模型建立，将液压子系统和电气子系统的动力学特性解析出来，并建立相应的控制方程。

然后，通过引入解耦矩阵，将子系统之间的耦合关系消除。

最后，根据解耦后的子系统动力学特性，设计相应的控制器，以实现同步结构解耦控制。

4. 控制器设计与仿真结果在控制器设计中，我们采用了PID控制器和自适应控制器相结合的方法，以提高系统的跟踪性能和鲁棒性。

通过仿真实验，对比分析了不同控制器下系统的同步性能，并进行了系统性能评价。