泵控马达复合调速系统控制

收稿日期：2010－04－21

作者简介：刘佳东（1983-），男，硕士研究生，主要研究方向为机电控

制。

中图分类号：TH137文献标识码：A 文章编号：1672－8904（2010）04－0016－004

第4期（总第41期）

2010年7月

No．4(Serial No．41)

July 2010

Fluid Power Transmission and Control

图1联合仿真接口原理图

图2系统框图

T n =K f U 1-K f 2n p =K 1U 1-K 2n p

3m p 2πR '2m 2p

40πR '2

=(T n -T LT -T df -K 4n p )K 5d n p

d t

2010年7月17

刘佳东等：泵控马达复合调速系统控制负载转矩公式：

（3）

在AMEsim 里面建立变频器及电机的仿真模型。

1.2系统控制方案1.

2.1联合仿真模型

本系统有两个被控对象，即变频器和比例方向阀。控制器的输入信号为实际速度V 1和目标速度V 2，输出信号为变频器控制电压信号U 1和比例方向阀控制电压信号U 2，构成一个两进两出系统，以达到复合控制的目的。

AMESim 与Simulink 的联合仿真是通过AMESim 中的界面菜单下创建输出图标功能与Simulink 中的S 函数实现连接的。如图3所示，首先在AMESim 中建立Hydraulic complex controller 控制器接口图标，经过系统编译、参数设置后自动打开Simulink 环境，将建好的AMESim 模块当作一个普通的S 函数添加到整个系统的Simulink 模型中，如图4所示。仿真生成的数据返回到AMESim 当中，从而可以在两个环境中获得相同的结果。这一整个过程实现了AMESim 与Simulink 的联合建模与仿真。

1.2.2复合控制器

在生产中液压马达的速度控制有着最广泛的运用，根据节流调速和变转速调速的不同特点，对于泵控马达变转速节流复合调速系统提出如下控制策略。

V 1

V 1>V 2系统需要减速，变频器驱动电机转速下降，电液比例方向阀开度减小，进行节流；

V 1=V 2系统处于稳态，变频器驱动电机转速保持不变，电液比例方向阀用于精度控制。

V 2很小时处于低速时，变频器驱动电机转速维持稳定流量输出的最低转速，电液比例方向阀用于精度控制。

因为泵控具有调速效率高，马达需要加大供液量时只要通过增大泵的排量即可较好地实现；而阀控的精准度和动态特性好，在速度达到基本稳定时，调节比例方向阀可以达到准确的调速。由于电机制动速度慢导致单独依靠泵控不能实现快速减速，所以必须辅以阀控来实现。具体的变频器和比例阀的液压系统双控制器模型如图5所示。

T LT ==K 3p p

D p p p

ηpm

图3AMEsim 环境下的复合系统模型

图4Matlab

环境下的系统控制模型

图5

液压系统复合控制器模型

图7

比例阀控制器模型

182010年第4

期

图8马达转速方波响应仿真

时间t /s

转速v /r ·m i n -1

转速v /r ·m i n -1

时间t /s

转速v /r ·m i n -1

时间t /s

转速v /r ·m i n -1

Pump Controlled Compound System

Liu Jiadong

Peng Tianhao

Zhu Liuying

Hu Youlan

Abstract :The working principle and structure of the pump-control-motor variable speed throttle combination speed governing system is introduced,the system ’s AMEsim-Simulink co-simulation model is established.Ac －cording to the characteristics of variable speed and throttle speed governign,the control strategy of the system is put bination control simulation analysis is made to co-simulation model.The simulation results indi －cate that combination controller has fine control characteristic.

Key words :pump-control-motor co-simulation combination controller PID control

时间t /s

3结束语

本文利用系统工程仿真平台AMESim 搭建了

一套泵控马达变转速节流复合调速系统，通过AMESim 与MATLAB/Simulink 联合建模与仿真对

系统的控制部分进行了研究。仿真结果与传统控制

结构和方法对比，体现了泵控马达变转速节流复合调速系统的优越性，而新的控制结构和方法更进一步提高了复合调速系统的控制特性，这为下一步优化泵控马达变转速节流复合调速系统的控制结构及智能控制算法的研究奠定了基础，同时对扩展其工程应用领域有一定的指导意义。

参考文献

[1]彭天好.变频泵控马达调速及补偿特性的研究[D].浙江大

学博士学位论文,2003

[2]Tianhao Peng,Yajun Guo,et al,Characteristic simulation and experiment of variable speed throttle combination governing system,ICFP 2009,Hangzhou

[3]李谨,邓卫华.AM ESim 与M ATLAB/Simulink 联合仿真技术及应用[J].情报指挥控制系统与仿真技术,2004，26(5)[4]姚俊,马松辉.Simulink 建模与仿真[M ].西安：西安电子科技出版社,2002

[5](法)IM AGINE 公司.AM ESim 用户手册[S].AM ESim 8.0

图9速度跟踪和带负载能力仿真

虚拟制造技术

虚拟制造技术（virtual manufactouring tech －nology,VMT ）是以虚拟现实和仿真技术为基础，对产品的设计、生产过程统一建模，在计算机上实现产品从设计、加工和装配、检验、使用整个生命周期的模拟和仿真。

这样，可以在产品的设计阶段就模拟出产品及其性能和制造过程，以此来优化产品的设计质量和制造过程，优化生产管理和资源规划，以达到产品开发周期和成本的最小化，产品设计质量的优化和生产效率最高化，从而形成企业的市场竞争优势。

如波音777，其整机设计、部件测试、整机装配以及各种环境下的试飞均是在计算机上完成的，其开发周期从过去的8年缩短到5年；Chrycler 公司与IBM 合作开发在虚拟制造环境用于其新型车的研制，在样车生产之前，即发现其定位系统及其他许多设计有缺陷，从而缩短了研制周期。

尽管虚拟制造技术的出现只有短短的几年时间，虚拟制造的应用将会对未来制造业的发展产生深远的影响。

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2010年7月19

刘佳东等：泵控马达复合调速系统控制