基于电液伺服的位置控制系统设计与仿真分析

基于电液伺服的位置控制系统设计与仿真分析

摘要：利用matlab软件中的动态仿真工具simulink建立了电液伺服控制系统仿真模型，通过对该电液伺服控制系统进行仿真，给出仿真结果，并详细地进行性能分析和研究，对于改进系统的设计以及提高液压系统的可靠性都具有重要意义。

关键词：电液伺服位置控制设计仿真分析

1、研究背景

电液伺服控制系统多数具有良好的控制性能，并具有一定的鲁棒性，利用计算机对其进行仿真，无论对其性能分析，还是系统辅助设计，都有重要的意义[1]。

本文利用matlab软件中的动态仿真工具simulink，构造了电液伺服控制系统仿真模型，对其进行仿真，并详细地对其进行系统性能分析。

2、系统的分析

图2.1为某数控机床工作台位置伺服系统的系统方框原理图。由于系统的控制功率较小、工作台行程较大，所以采用阀控液压马达系统。用液压马达驱动，通过滚珠丝杠装置把旋转运动变为直线运动。(如图2.1)

工作台负载主要由切削力、摩擦力和惯性力三部分组成。假定系统在所有负载都存在的条件下工作，则总负载力为三部分组成。则总负载力为：

=3500n (1)

伺服阀选择液控型变量柱塞泵和电液伺服阀[3]；位移传感器选用差动式变压器式，其增益为。放大器采用高输出阻抗的伺服放大器，放大倍数待定。

3、系统传递函数

由放大器增益、电液伺服阀的传递函数和液压—马达负载的传递函数组成，则伺服系统的开环传递函数为：

4、系统仿真分析

由以上计算得到传递函数：

(1)通过simulink仿真，可得到可机床工作台液压伺服系统的仿真模型[2]，当＝90时，系统的仿真输出结果如下图4.1所示。

从系统的单位阶跃响应曲线可以看出，系统的阶跃响应性能优良，系统稳定性良好，响应快速，调节时间短。

(2)绘制系统的bode图，求取系统的幅频性能指标。

通过matlab运行程序得出结果如图4.2所示。

如图4.2所示，可以看出：＝11.6db、＝52.8°，相角裕度和幅值裕度为正值，该系统稳定。

5、结语

在液压系统设计中，利用matlab/simulink，能够大大简化设计流程，在仿真过程中可以方便地模拟实际系统，反复调整各种参数，很快达到最佳设计要求，充分体现了matlab/simulink工具的优越性[1]。通过本文的研究，可以为系统的设计和应用提供有利的理论支持[4]。

参考文献

[1]胡良谋,李景超,曹克强.基于matlab/simulink的电液伺服控制系统的建模与仿真研究[j].机床与液压,2003,(3):230-232. [2]薛定宇.基于matlab/simulink的系统仿真技术与应用[m].北京:清华大学出版社,2002.

[3]王春行.液压伺服控制系统[m]北京:机械工业出版社,1989.

[4]徐志扬.基于matlab的液压伺服系统的仿真研究[j].液压与气动,2011(9):2-3.

作者简介

管峰,男,汉,1988年1月13日;中国石油大学（北京）硕士研究生;研究方向：现代机械设计理论与方法，污染源在线监测技术。