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
C(s)
3.687
R(s)
s
1
12.912
s2

2 0.988 12.91
s
1
Kd1减小为20
Kd1变小，ωc=3.45>2.78， ωh=12.9<14.8 ，Kg=16.8<19.1
增大Kd2
正常参数
C(s)
2.834
R(s)
s
AGND
10uf
AGND
伺服 放大器
AI1
AGND
220uf
AI2
P
AGND
220uf C
AI3
I
AGND
220uf 1
AI4
7 PCI总线
AGND
220uf 1
计算机
AI5
1
14.7262
s2

2 0.99 14.726
s
1
Kd2变大为3.3
Kd2变大，ωc=2.78不变， ωh=14.8不变，Kg=20.4>19.1
减小Kd2
正常参数
C(s)
2.834
R(s)
s
1
14.7262
s2

2 0.226 14.726
s
1
Kd2减小为0.6
dxP dt

FL
3）缸输出位移对伺服阀输入电信号的传递函数
X P (s) E(s KSV CtP )mt s2 ( AP2 Kc BP
CtP BP )s
或写成：
X P (s) E(s)

1 as2
bs
2 伪微分反馈控制算法
对输出信号C 微分的积分仍是C，这就说明没有必要对C 进行微分
R E ki
L

1
C

s
as 2 bs
1 kd1 s kd 2 s2
ki
ki
微分反馈控制方框图
FCE L
R E ki B1 M1
M2
1
C

s
as2 bs
kd1 kd2s
伪微分反馈控制方框图

1
3
ki
9.032
1 a

2

电液位置伺服控制系统实验
1、电液位置伺服控制系统的数学模型
1）伺服阀的传递函数
假定伺服阀的频宽较高，系统的固有频率较窄，
伺服阀的输入和阀芯位移之间近似看成一个比例环
节
XV (s) E(s)

K SV
•当伺服阀的频宽与液压固有频率相近时，伺服阀可近似看成二阶振荡环节 •当伺服阀的频宽大于液压固有频率（3~5倍）时，伺服阀可近似看成惯性环节 •当伺服阀的频宽大于液压固有频率（5~10倍）时，伺服阀可近似看成比例环节
Kd2变小，ωc=2.95基本不变， ωh=14.8不变，Kg=7.51<19.1
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 伺服缸 压力传感器2
蓄能器 压力传感器1 流量计2 流量计1 精滤器
电机泵组 M
粗滤器
压力传感器3
平衡阀
电磁换向阀
电液伺服阀



s


Ki
Kd1
1
Kd1 a
2

s2

2
(b Kd 2 ) 2 Kd1 a
Kd1 a
s
1

2.834
s
1 14.7262
s2

2 0.866 14.726
s
1
正常参数时的ωc=2.78， ωh=14.8，Kg=19.1
Kd1 a
26.022 14.726 0.12
h

(b K d 2 ) 2 Kd1 a
h

(b Kd 2 ) 2 Kd1 a

(0.2 2.861) 2 26.022 0.12

0.866
C(s)
Ki
R(s) s[as2 (b Kd 2 )s Kd1]
增大Ki
正常参数
C(s)
4.611
R(s)
s
1
14.7262
s2

2 0.866 14.726
s
1
Ki变大为120
Ki变大，ωc=4.39>2.78， ωh=14.8不变，Kg=15<19.1
减小Ki
正常参数
C(s)
1.537

R(s)
s
1
14.7262
mmax r0,ml
2
k d1
13.011 mmax r0,ml

1
kd 2

6.248
a
mm r0,ml
a
x
2
b

1
3
ki

9.032 1 a

2

mmax 2 r0,ml

9.032
1 0.12
电磁溢流阀 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
测量反馈
伺服缸
R C-
ki
M D/A 功放
D
-
kd1 kd2D
光栅尺
伺服阀
伺服缸
PCI-1712实物照片
压力传感器1
压力传感器2 压力传感器3 流量传感器1 流量传感器2
力传感器
+24V
24VGND
AI0
AO0
10 3

73.746
5
kd1
13.011 mmax r0,ml
13.011 10 5

26.022

1
kd 2

6.248
a mmax r0,ml
2

b

6.248
0.1210 0.2 2.861 5
mmax 为能量输出单元在线 性范围内的最大值