三通阀控单作用缸电液伺服系统的建模与仿真.pdf

2013年2月
机床与液压
Feb.2013
第41卷第4期
MACHIINE TOOL EYDRAUILCS
Vol 41 No. 4
DOI:10.3969j.jssn.1001-3881.2013.04.027
三通阀控单作用缸电液伺服系统的建模与仿真
阎晓珊,刘玉绒
(1.东北电力大学杺械工程学院,吉林吉林132012;
2.广州机槭科学研究院有限公司,广东广州510700)
摘要:为适应仅对液压缸单方向输出力的精度和稳定性要求精确控制的场合,设计了一种三通阀控单作用缸电液伺服
系统。通过控制系统的输出压力达到控制系统的输出力的目的。对该系统进行了简化,建立了动态数学模型。利用MAT
LAB对该模型进行了仿真,获得了相应的阶髟响应曲线和伯德图。由动态性能和稳态误差可以证明所建立的数学模型与实
际输出基本吻合。通过在仿真框图中改变系统主要参数,观察其对系统动态特性的改变,由此得出系统优化措施。
关键词:电液伺服系统;三通阙控单作用缸;建模;仿真;优化
中图分类号:TH137.7文献标识码:A文章编号:1001-3881(2013)4-092
Modeling and Simulation for Electro-hydraulic Servo System with Single-acting
Oil-cylinder Controlled by Three-way Valve
YAN Xiaoshan, LIU Yurong
(1. School of Mechanical Engineering, Northeast Dianli University, Jilin Jilin 132012, China
2. Guangzhou Mechanical Engineering Research Institute Co, Ltd Guangzhou Guangdong 510700, China)
Abstract: An electro-hydraulic servo system with single-acting oil-cylinder controlled by three-way valve was designed, in order
to suit the situation that the accuracy and stabilization of oil-cylinder out-put force only in single direction were required to be controlled
accurately. By the use of MATLAB, the model was simulated, and the curve of step response and Bode diagram were obtained. The
established mathematic model coincided with the actual output was proved by the dynamic performances and steady-state error. The
variations of the dynamic characteristics of the system influenced by changing the main parameter of the system in the simulation block
diagram were observed, thereout the optimization measures for system are obtained
Keywords: Electro-hydraulic servo system; Three-way valve controlled single-acting oil-cylinder; Modeling; Simulation; Opti-
nization
在液压伺服系统中,采用控制液压系统的压力从和抛钢)时,会使无杆腔压力上升和下降,则三通
而控制系统的输出力的形式较为普遍。例如精轧机正阀控单作用缸通过控制伺服泗芯的向左或向右位
弯辊液压系统,对液压缸加载时的弯辊输出力的精度移,继而控制压力油流人或流出伺服缸无杆腔,相应
和稳定性要求精确控制,但对卸载时的力要求并不地调整受控腔的压力,使受控压力迅速恢复到设定
高。若采用对称缸,则实物结构尺寸大,对结构尺寸值。
要求严格的没备并不适合;而采用对称四通控制不
压力传感器输出力
输出力设定
对称缸在运动换向的瞬间存在巨大的压力跃变,这对
传
号
压力控制是极其不利的。针对这种特殊要求的场
理
合,可以采用标准的四通伺服阓堵死一个控制口不
徽机控制
用,使伺服缸无杆腔受控,而活塞杄腔通入恒定的低
压,这样就相当于三通泗控单作用缸,如图1所
功、
伺服
刀
油源压力P
活塞杄腔通入的低压恒压,作用是防止活塞杆腔
图1液压系统简化图
空吸并吸入灰尘,同时也起到增加阻尼的作用。液压
系统简化后如图1所示?。
建立电液伺服系统数学模型
由于这种三通阀控单作用缸受控腔只有无杄腔,
液压动力机构
在压力控制过程中,若有外力干扰(如精轧机咬钢
文中所讨论的对象是三通阀控单作用缸电液伺服
收稿日期:2011-12-29
作者简介:阎晓珊(1975-),女,硕士,讲师,主要研究方向为电一液比例/伺服控制。E-mail:476109924@qq.com