电液比例位置控制系统建模与仿真

电液控制系统方案

:平顶山平煤集团飞行化工 ' 15MW机组调试作业指导书' 汽轮机数字电液控制系统调试方案新乡华新电力工程有限公司 2006年7月19日

-中电松H足仝K 批准：审定：审核：编写：

-中电 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 目的 (3) 2 依据 (3) 3. 调试范围及系统简介 (3) 4 调试前的准备 (5) 5 控制装置的功能测试 (5) 6 回路检查及信号传动 (8) 7 与液压系统的联动调试及有关配合试验 (9) 8 系统恢复，系统投运及启动试验 (9) 9 安全注意事项10

-中---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 目的为了检验电液控制系统的功能，记录制造和现场整定数据，发现并及时消除系统中可能存在的不足，完善控制系统，必须进行静态试验和动态调整。为了规范调试人员的行为，明确参与控制系统改造启动调试各方的职责，提高DEH控制系统的调试质量，使系统如期投入稳定运行，特编制此方案。 2 依据 2.1南京汽轮电机有限公司《DEH-NK系列汽轮机综合控制系统技术说明书》 2.2南京汽轮电机有限公司《CC15- 3.43/0.98/0.49 型15MW抽汽式汽轮机调节系统说明书》 2.3《汽轮机启动运行说明书》 2.4南京汽轮电机有限公司的其它图纸资料 2.5机组原设计图纸资料 2.6有关合同/协议条款 3 调试范围及系统简介 3.1概况飞行集团化工有限公司#4汽轮机系南京汽轮电机有限公司生产的CC15-3.43/0.98/0.49 型中温中压冲动式双抽凝汽式汽轮机。DEH电子控制装置采用南京科远控制有限公司的的DEH-NK综合控制系统，装置包括1个控制机柜，一个操作员站。 3.3主要功能： 3.3.1转速控制和程序启动方式 3.3.2功率控制方式 3.3.3主汽压力控制方式 3.3.4阀门试验和阀位限制 3.3.5超速保护功能 3.3.6甩负荷保护 3.3.7超速试验 3.3.8控制回路连锁保护

电液比例阀工作原理 (2)

电液比例阀就是阀内比例电磁铁输入电压信号产生相应动作,使工作阀阀芯产生位移,阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例压力、流量输出元件。阀芯位移也可以以机械、液压或电形式进行反馈。电液比例阀具有形式种类多样、容易组成使用电气及计算机控制各种电液系统、控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点,应用领域日益拓宽。近年研发生产插装式比例阀与比例多路阀充分考虑到工程机械使用特点,具有先导控制、负载传感与压力补偿等功能。它出现对移动式液压机械整体技术水平提升具有重要意义。特别就是电控先导操作、无线遥控与有线遥控操作等方面展现了其良好应用前景。 2 工程机械电液比例阀种类与形式电液比例阀包括比例流量阀、比例压力阀、比例换向阀。工程机械液压操作特点,以结构形式划分电液比例阀主要有两类:一类就是螺旋插装式比例阀(screwin cartridge proportional valve),另一类就是滑阀式比例阀(spool proportional valve)。螺旋插装式比例阀就是螺纹将电磁比例插装件固定油路集成块上元件,螺旋插装阀具有应用灵活、节省管路与成本低廉等特点,近年来工程机械上应用越来越广泛。常用螺旋插装式比例阀有二通、三通、四通与多通等形式,二通式比例阀主比例节流阀,它常它元件一起构成复合阀,对流量、压力进行控制;三通式比例阀主比例减压阀,也就是移动式机械液压系统中应用较多比例阀,它主对液动操作多路阀先导油路进行操作。利用三通式比例减压阀可以代替传统手动减压式先导阀,它比手动先导阀具有更多灵活性与更高控制精度。可以制成如图1所示比例伺服控制手动多路阀,不同输入信号,减压阀使输出活塞具有不同压力或流量进而实现对多路阀阀芯位移进行比例控制。四通或多通螺旋插装式比例阀可以对工作装置实现单独控制。滑阀式比例阀又称分配阀,就是移动式机械液压系统最基本元件之一,就是能实现方向与流量调节复合阀。电液滑阀式比例多路阀就是比较理想电液转换控制元件,它保留了手动多路阀基本功能,还增加了位置电反馈比例伺服操作与负载传感等先进控制手段。它就是工程机械分配阀更新换代产品。出于制造成本考虑与工程机械控制精度要求不高特点,一般比例多路阀内不配置位移感应传感器,具有电子检测与纠错功能。,阀芯位移量容易受负载变化引起压力波动影响,操作过程中要靠视觉观察来保证作业完成。电控、遥控操作时更应注意外界干涉影响。近来,电子技术发展,人们越来越多采用内装差动变压器(ＬＤＶＴ)等位移传感器构成阀芯位置移动检测,实现阀芯位移闭环控制。这种由电磁比例阀、位置反馈传感器、驱动放大器与其它电子电路组成高度集成比例阀,具有一定校正功能,可以有效克服一般比例阀缺点,使控制精度到较大提高。 3 电液比例多路阀负载传感与压力补偿技术节约能量、降低油温与提高控制精度,同时也使同步动作几个执行元件运动时互不干扰,现较先进工程机械都采用了负载传感与压力补偿技术。负载传感与压力补偿就是一个很相似概念,都就是利用负载变化引起压力变化去调节泵或阀压力与流量以适应系统工作需求。负载传感对定量泵系统来讲就是将负载压力负载感应油路引至远程调压溢流阀上,当负载较小时,溢流阀调定压力也较小;负载较大,调定压力也较大,但也始终存一定溢流损失。变量泵系统就是将负载传感油路引入到泵变量机构,使泵输出压力随负载压力升高而升高(始终为较小固定压差),使泵输出流量与系统实际需要流量相等,无溢流损失,实现了节能。压力补偿就是提高阀控制性能而采取一种保证措施。将阀口后负载压力引入

电液控制技术及其应用

电液控制技术及其应用作者：机械电子工程10级机自103班王名洲 [摘要] 20世纪70年代以来，随着人们对各类工艺过程的深入研究，电液比例控制技术作为连接现代微电子技术和大功率工程控制设备之间的桥梁，已经成为现代控制工程的基本技术构成之一。在实际生产中，电液比例控制技术涉及流量、压力、速度、转速、位移等，能随控制信号连续成比例地控制。电液比例控制技术起源于20世纪，并且经过了电液控制技术、电液比例控制技术以及电液伺服技术等发展阶段。电液比例技术覆盖很多工程机械，如起混凝土搅拌运输车液压系统,电液比例控制技术的广泛应用让工程简单化、高效化、信息化、安全化。[关键词] 电液控制技术控制工程机械混凝土搅拌运输车机电一体化0.前言在当前的形式下，电液控制技术已经成为工业机械、工程建设机械及国防极端产品不可或缺的重要手段。以挖掘机、推土机、振动压路机等为代表的工程机械对国家基础设施建设起到了至关重要的作用，而火炮控制系统、导弹运输车中的电液控制技术则推动了我国国防实力的提升。电液控制技术在机床加工、交通运输、汽车工业等部门也有非常广阔的应用。他对我国国民经济的推动作用不可估量。就所学机械电子工程专业来讲，电液控制技术与其密不可分。电液控制技术的调控精密度对于机械控制有着重要的意义。在电子计算机大行其道的今天，将电控、液压与机械紧密结合在一起，才是机械电子工程的发展新方向。 1.电液控制技术概述 1.1电液控制技术发展历程液压技术早在公元前240年的古埃及就已经出现。在第一次工业革命时期，液压技术的到快速发展，在此期间,许多非常实用的发明涌现出来,多种液压机械装置特别是液压阀得到开发和利用,使液压技术的影响力大增。18世纪出现了泵、水压机及水压缸等。19世纪初液压技术取得了一些重大的进展, 其中包括采用油作为工作流体及首次用电来驱动方向控制阀等。第二次世界大战期间及战后,电液技术的发展加快。出现了两级电液伺服阀、喷嘴挡板元件以及反馈装置等。20世纪50～60年代则是电液元件和技术发展的高峰期,电液伺服阀控制技术在军事应用中大显身手,特别是在航空航天上的应用。这些应用最初包括雷达驱动、制导平台驱动及导弹发射架控制等,后来又扩展到导弹的飞行控制、雷达天线的定位、

电液位置伺服控制系统设计方法

电液位置伺服控制系统设计方法电液位置伺服系统是最基本和最常用的一种液压伺服系统，如机床工作台的位置、板带轧机的板厚、带材跑偏控制、飞机和船舶的舵机控制、雷达和火炮控制系统以及振动试验台等。在其它物理量的控制系统中，如速度控制和力控制等系统中，也常有位置控制小回路作为大回路中的一个环节电液位置伺服系统主要是用于解决位置跟随的控制问题，其根本任务就是通过执行机构实现被控量对给定量的及时和准确跟踪，并要具有足够的控制精度。电液伺服系统的动态特性是衡量一套电液伺服系统设计及调试水平的重要指标。它由电信号处理装置和若干液压元件组成，元件的动态性能相互影响，相互制约及系统本身所包含的非线性，致使其动态性能复杂。因此，电液伺服控制系统的设计及仿真受到越来越多的重视。液压伺服系统的基本设计步骤 ○1分析整理所需的设计参数，明确设计要求；○2拟定控制方案，构成控制系统原理图；○3确定动力元件参数（如供油压力、执行元件规格、伺服阀容量）和其他组成元件；○4分析计算系统的静、动态特性，确定回路放大系数和设计校正措施等。○5根据技术要求设计出系统以后，需要检查所设计的系统是否满足全部性能指标，如不满足，可通过调整参数或改变系统结构（即校正）等方法重复设计过程，直至满足要求为止。因为设计是试探性的，所以设计方法具有很大的灵活性，在设计中结合MATLAB的SIMULINK软件进行仿真，对系统的参数进行调整和可靠性作进一步验证，最终可以得出比较可靠的电液伺服系统。 (一)组成控制系统原理图由于系统的控制功率比较小、工作台行程比较大，所以采用阀控液压马达系统。系统方块原理如图1

（二）由静态计算确定动力元件参数，选择位移传感器和伺服放大器 1．绘制负载轨迹图负载力由切削力c F ，摩擦力f F 和惯性力a F 三部分组成。摩擦力具有“下降”特性，为了简化，可认为与速度无关，是定值，取最大值f F = 1500N 惯性力按最大加速度考虑 a max F 800t m a N == 假定系统是在最恶劣的负载条件下工作(即所有负载力都在存在，且速度最大)下工作，则总负载力为 max f F F F F =l c a =++400+1500+800=2700N 2.选取供油压力 5s P 6310Pa =? 3.求取液压马达排量设齿轮减速比'm i=/2m θθ=，丝杠导程2 1.210/t m r -=?，则所需液压马达力矩为 2 2700 1.210 2.58222 L L F t T N m i ππ-??===?? 取L s 2P =P 3，则液压马达弧度排量为-63L 5s 3T 3 2.58D ==0.610m /2P 26310 m rad ?=??? 液压马达每转排量为-63-632D 20.610m / 3.710m /m m Q r r ππ==??=? 计算出的液压马达排量需标准化。按选取的标准化值再计算负载压力L P 值。本例液压马达排量计算符合标准化。 4.确定伺服阀规格液压马达的最大转速为2max max 2 2810800/min 13.3/1.210iv n r r s t --??====? 所以负载流量为-6-6max q 3.71013.3/49.2110l m Q n r s ==??=? 此时伺服阀的压降为 55L s Lmax s -6T 2.58P P P 631020.010D 0.610 v m P Pa Pa =-=-=?-=?? 考虑到泄漏等影响，将q l 增大15%，取q l = 3.4L/min 。根据q l 和v P ，查得额定流量为

浅识电液比例控制系统

浅识电液比例控制系统张明飞机械设计及理论TS14050104 17世纪帕斯卡提出著名的帕斯卡定律,奠定了液压传动的理论基础，而到1940年底在飞机上首先出现了电液伺服系统,其滑阀由伺服电机拖动,但伺服电机惯量很大,成了限制系统动态性的主要环节。50年代初出现了高速响应的永磁式力矩马达，后期又出现了以喷嘴挡板阀作为先导级的电液伺服阀,使电液伺服系统成为当时响应最快,控制精度最高的伺服系统。1958年美国学者勃莱克布恩等公布了他们在麻省理工学院的研究工作,为现代电液伺服系统的理论和实践奠定了基础。但是由于电液伺服器件的价格过于昂贵,对油质要求十分严格,控制损失(阀压降)较大,使伺服技术难以为更广泛的工业应用所接受。随着现代电子技术和测试技术的发展为工程界提供了可靠而廉价的检测、校正技术，这也为电液比例技术的发展提供了有利的条件。电液比例技术的发展可以划分为下面四个阶段: 第一阶段，从1967年瑞士Beringer公司生产KL比例复合阀起,到70年代初日本油公司申请了压力和流量比例阀两项专利为止,是比例技术的诞生时期。这一阶段的比例阀,仅仅是将比例型的电一机械转换器(如比例电磁铁)用于工业液压阀,以代替开关电磁铁或调节手柄。阀的结构原理和设计准则几乎没有变化,大多不含受控参数的反馈闭环,其工作频宽仅在1~5Hz之间,稳态滞环在4.7%之间,多用于开环控制。第二阶段，1975年至1980年间可以认为比例技术的发展进入了第二阶段。采用各种内反馈原理的比例元件大量问世,耐高压比例电磁铁和比例放大器在技术上日趋成熟,比例元件工作频宽己经达到5一1SHz,稳态滞环亦减少到3%左右。其应用领域日渐扩大,不仅用于开环控制,也被应用于闭环控制。第三阶段，20世纪80年代,比例技术的发展进入了第三阶段。比例元件的设计原理进一步完善,采用了压力、流量、位移内反馈和动压反馈及电校正手段,使阀的稳态精度、动态响应和稳定性都有了进一步提高。除了因制造成本所限,比例阀在中位仍保留死区外,它的稳态和动态特性均己和工业伺服阀无异。另一项重大进展是,比例技术开始和插装阀相结合,己开发出各种不同功能和规格的

电液比例控制系统的实验分析的毕业论文

电液比例控制系统的实验分析的毕业论文目录第1章序论 (1) 1.1电液比例控制技术的形成和发展趋势 (1) 1.2F ESTO D IDACTIC自动化控制技术培训简介 (3) 1.3研究思路与容 (4) 第2章电液比例控制技术概述 (5) 2.1电液比例控制技术的含义与容 (5) 2.2电液比例控制的特点 (5) 2.3比例控制的基本原理 (6) 2.4比例控制的应用 (6) 2.5电液比例控制元件的围 (6) 第3章电液比例控制系统主要元件 (7) 3.1额定值信号给定单元 (7) 3.2放大器 (8) 3.3比例溢流阀。 (11) 3.4液压缸 (14) 3.5三位四通比例阀 (16)

第4章电液比例控制系统实验研究 (20) 4.1F ESTO试验台须知 (20) 4.2压力机（单向放大器的特性曲线） (20) 4.3滚轧机的接触滚轮（比例压力阀） (25) 4.4夹紧装置（压力回路） (29) 4.5铣床（双向放大器的特性曲线） (33) 4.6压印机（斜坡额定值的设定） (37) *4.7车斗（额定值的外部控制） (42) 第5章总结 (49) 参考文献 (50) 致谢 (51) 诚信声明

第1章序论电液比例控制技术,是在以开环传动为主要特征的传统液压传动技术，和以闭环控制为特征的电液伺服控制技术基础上，为适应一般工程系统对传动与控制特性或有所侧重或兼而有之的特别要求，从20世纪60、70年代开始，逐步发展起来的流体传动与控制领域中一个具有旺盛生命力的新分支。现今，电液比例控制技术已成为工业机械、工程建设机械及国防尖端产品不可或缺的重要手段，引起相关工业界、技术界的格外目重视。但由于所具有的一些特点，对这种技术的了解、掌握、运用，不论是理论上，还是实践上，都有很多问题研究、探讨、总结、提髙，使其形成相应的科学体系，以更好地推动技术的发展和相关人才的培养。电液比例技术本来就是流体传动与控制技术中的一个新的分支。所以，原来一般液压传动技术和电液伺服技术所共有的主要特点、优点与缺点、电液比例技术照样具备。但由于它是新发展起来的技术分支，所以，在应用电子技术，计算机技术、位息技术、自动控制技术、摩擦磨损技术及新工艺、新材料等方面，往往表现出更前卫，这给电液比例技术带来更多新的特点。此外，诸如数字技术、高速开关技术等，也与电液比例技术结合得非常紧密。 1.1电液比例控制技术的形成和发展趋势电液比例控制技术从形成至今，大致上可划分为四个阶段：从1967年瑞士Beringer公司生产XL比例复合阀，到70年代初日本油研公司申请压力和流量两项比例阀专利，标志着比例技术的诞生时期。此间，比例技术开始在液压控制领域中作为独立的分支，并以开环控制应用为主。这一阶段的比例阀仅仅是将新型

电液控制操作指南

pm32型电液控制系统操作指南 MARCO系统分析和开发有限公司目录前言 1. 安全规程 2. pm32电液控制系统原理 3. pm32电液控制系统元件 4. pm32电液控制系统功能 5. pm32控制器操作指南 6. XALZ 界面操作指南 7. 综采工作面自动化 8. pm32电液控制系统维护指南

前言随着上世纪80年代电子技术，现场控制技术和信息技术的快速发展，煤矿井工开采迫切需要利用先进的控制技术，改变其落后的生产工艺和控制水平。煤矿井工生产的核心是综采工作面，如何大幅度提升综采工作面现代化和自动化控制水平成为当时煤矿现代化的首要任务。在综采工作面装备中，液压支架占据着核心的位置，一方面液压支架要保障对工作面的有效支护，另外一方面又要作为推进动力，保障工作面推进效率。如何提高液压支架对工作面的支护质量，如何提高采煤工作面的推进速度，成为煤矿现代化控制的重要要求。在电液控制系统应用之前，液压支架采用手动操纵阀的控制方式，经历了本架手动控制，邻架手动控制，邻架液压先导控制的发展过程，手动控制方式的改进主要集中在控制的安全保障上，没有涉及到控制质量和控制效率的提高。在上个世纪70年代末，英国人第一次提出了液压支架电液控制的概念，采用控制器，传感器和液压主阀替代手动操作阀，控制液压支架动作，保障对工作面顶板和煤壁的支护质量，提高工作面的推进速度。随着电液控制系统在煤矿生产上的不断发展，支架电液控制系统已经超出了起初的控制范畴，从单纯控制液压支架，逐渐延伸到三机控制，泵站控制，采煤机等设备控制。从本世纪初开始，网络技术逐步引进到煤矿生产中来，在融合电液控制系统后，实现了综采工作面自动化，实现了综采工作面设备高效管理，实现综采工作面生产过程优化控制。在1996年，液压支架电液控制系统随着德国DBT公司成套综采设备进入到中国，应用在当时的神府矿区。经过5年的使用和适应，电液控制系统高效性，高可靠性的优势逐渐显现出来，为国内各大煤矿所接受。随着marco公司pm3型电液控制系统进入中国，通过和国内支架厂配套，解决了成套设备进口价格昂贵的劣势，尤其在2003年之后，以marco公司pm3系统为代表的液压支架电液控制系统在国内逐渐推广开来，电液控制系统应用也逐渐从简单的地质结构扩展到复杂的地质结构，从高端客户逐渐扩展到了绝大多数的煤矿用户，从支架控制扩展到综采工作面自动化。液压支架电液控制系统在控制层面上由三部分组成， 1. 单个液压支架层面上的机电一体化控制， 2. 工作面层面上的现场总线控制 3. 顺槽层面上的SCADA控制(生产过程控制).

MATLAB电液位置伺服控制系统设计及仿真教案资料

M A T L A B电液位置伺服控制系统设计及仿真

数控机床工作台电液位置伺服控制系统设计及仿真姓名：雷小舟专业:机械电子工程子方向：机电一体化武汉工程大学机电液一体化实验室

位置伺服系统是一种自动控制系统。因此，在分析和设计这样的控制系统时，需要用自动控制原理作为其理论基础，来研究整个系统的动态性能，进而研究如何把各种元件组成稳定的和满足稳定性能指标的控制系统。若原系统不稳定可通过调整比例参数和采用滞后校正使系统达到稳定，并选取合适的参数使系统满足设计要求。 1 位置伺服系统组成元件及工作原理数控机床工作台位置伺服系统有不同的形式，一般均可以由给定环节、比较环节、校正环节、执行机构、被控对象或调节对象和检测装置或传感器等基本元件组成[1]。根据主机的要求知系统的控制功率比较小、工作台行程比较大，所以采用阀控液压马达系统。系统物理模型如图1所示。图1 数控机床工作台位置伺服系统物理模型系统方框图如图2所示。图2 数控机床工作台位置伺服系统方框图数控机床工作台位置伺服系统是指以数控机床工作台移动位移为控制对象的自动控制系统。位置伺服系统作为数控机床的执行机构，集电力电子器件、控制、驱动及保护为一体。数控机床的工作台位置伺服系统输出位移能自动地、快速而准确地复现输入位移的变化，是因为工作台输出端有位移检测装置（位移传感器）将位移信号转化为电信号反馈到输入端构成负反馈闭环控制系统。反馈信号与输入信号比较得到差压信号，然后把差压信号通过伺服放大器转化为电流信号，送入电液伺服阀（电液转换、功率放大元件）转换为大功率的液压信号（流量与压力）输出，从而使液压马达的四通滑阀有开口量就有压力油输出到液压马达，驱动液压马达带动减速齿轮转动，从而带动滚珠丝杠运动。因滚珠丝杠与工作台相连所以当滚珠丝杠运动时，工作台也发生相应的位移。 2数控工作台的数学模型 2.1 工作台负载分析工作台负载主要由切削力c F ,摩擦力f F 和惯性力a F 三部分组成，则总负载力为: a f c L F F F F ++=

控制系统建模、分析、设计和仿真

北京理工大学珠海学院《计算机仿真》课程设计说明书题目: 控制系统建模、分析、设计和仿真学院：信息学院专业班级：自动化四班学号：学生姓名：指导教师： 2012年 6 月 9 日

北京理工大学珠海学院课程设计任务书 2011 ～2012 学年第2学期学生姓名：专业班级：指导教师：范杰工作部门：信息学院一、课程设计题目《控制系统建模、分析、设计和仿真》本课程设计共列出10个同等难度的设计题目，编号为：[0号题]、[1号题]、[2号题]、[3号题]、[4号题]、[5号题]、[6号题]、[7号题]、[8号题]、[9号题]。学生必须选择与学号尾数相同的题目完成课程设计。例如，学号为09xxxxxxxx2的学生必须选做[2号题]。二、课程设计内容（一）《控制系统建模、分析、设计和仿真》课题设计内容最少拍有波纹控制系统

[8号题] 控制系统建模、分析、设计和仿真设连续被控对象的实测传递函数为：用零阶保持器离散化，采样周期取0.02秒，分别设计一单位加速度信号输入时的最少拍有波纹控制器Dy(z)和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器Dw(z)。具体要求见（二）。（二）《控制系统建模、分析、设计和仿真》课题设计要求及评分标准【共100分】 1、求被控对象传递函数G(s)的MATLAB 描述。（2分） 2、求被控对象脉冲传递函数G(z)。（4分） 3、转换G(z)为零极点增益模型并按z-1形式排列。（2分） 4、确定误差脉冲传递函数Ge(z)形式,满足单位加速度信号输入时闭环稳态误差为零和实际闭环系统稳定的要求。（6分） 5、确定闭环脉冲传递函数Gc(z)形式，满足控制器Dy(z)可实现、最少拍和实际闭环系统稳定的要求。（8分） 6、根据4、5、列写方程组，求解Gc(z)和Ge(z)中的待定系数并最终求解Gc(z)和Ge(z) 。（12分） 7、求针对单位加速度信号输入的最少拍有波纹控制器Dy(z)并说明Dy(z)的可实现性。（3分） 8、用程序仿真方法分析加速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。（7分） 9、用图形仿真方法(Simulink)分析单位加速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。（8分） 10、确定误差脉冲传递函数Ge(z)形式,满足单位速度信号输入时闭环稳态误差为零和实际闭环系统稳定的要求。（6分） 11、确定闭环脉冲传递函数Gc(z)形式，满足控制器Dw(z)可实现、无波纹、最少拍和实际闭环系统稳定的要求。（8分） 12、根据10、11、列写方程组，求解Gc(z)和Ge(z)中的待定系数并最终求解Gc(z)和Ge(z) 。（12分） 13、求针对单位速度信号输入的最少拍无波纹控制器Dw(z)并说明Dw(z)的可实现性。（3分） 14、用程序仿真方法分析单位速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。（7分） 15、用图形仿真方法(Simulink)分析单位速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。（8分） 16、根据8、9、14、15、的分析，说明有波纹和无波纹的差别和物理意义。（4分） ) 7)(5)(2()6)(1(879)(2+++++= s s s s s s s G

电液伺服跑偏控制系统设计说明

前言随着20世纪自动化技术的巨大进步，自动控制理论得到不断地发展和完善。本文正是针对设计任务，通过设计方案的分析比较之后，选择电液控制系统来设计此次任务。本文首先介绍了液压控制的一些基本概念，对研究对象和任务作出了整体的介绍，并简述了液压控制技术的发展史。然后在明确设计要求的情况下，对设计任务进行分析。通过机液伺服跑偏控制系统和电液伺服跑偏控制系统的分析对比，最终选择了电液伺服跑偏控制系统的设计方案，从而进入本课题研究要点。接着本文对电液伺服跑偏控制系统做了具体的设计，先是对电液伺服机构进行了分析，得出了电液伺服系统的数学模型，进而分析了其特点。接着又对系统做了静、动态计算及分析，确定了供油压力，选取了伺服阀，并求取了各元件的传递函数，绘制了系统方块图，得出系统的各个参数。然后还要对系统进行校正，得到更为优良的设计参数，使系统更加完善，以进一步提高系统的性能。最后利用了先进电脑仿真技术MATLAB对所做的系统进行仿真，通过改变系统的各个参数进行分析、比较，从而可看出系统的各个参数对系统的响应速度和稳定性的影响，本论文在王慧老师的悉心教导之下，通过研读各著作期刊，经过多次的修改。由于作者水平有限，论文中难免出现点差错，恳请读者指正。

1 绪论液压伺服控制系统是以液压动力元件作驱动装置所组成的反馈控制系统。在这种系统中，输出量（位移、速度、力等）能够自动地、快速而准确地复现输入量的变化规律。与此同时，还对输入信号进行功率放大，因此也是一个功率放大装置。液压伺服控制系统是以液体压力能为动力的机械量（位移、速度和力）自动控制系统。按系统中实现信号传输和控制方式不同分为机液伺服系统和电液伺服系统两种。机液伺服系统的典型实例是飞机、汽车和工程机械主离合器操纵装置上常用的液压助力器，机床上液压仿形刀架和汽车与工程机械上的液压动力转向机构等。电液伺服控制系统是以液压为动力，采用电气方式实现信号传输和控制的机械量自动控制系统。按系统被控机械量的不同，它又可以分为电液位置伺服系统、电液速度伺服控制系统和电液力控制系统三种。电液位置伺服控制系统适合于负载惯性大的高速、大功率对象的控制，它已在飞行器的姿态控制、飞机发动机的转速控制、雷达天线的方位控制、机器人关节控制、带材跑偏、力控制、材料试验机和加载装置等中得到应用。 1.1 液压伺服控制系统的组成液压伺服控制系统不管多么复杂，都是由以下一些基本元件组成的，如图1-1所示：图1-1 电液伺服控制系统 Fig.1-1 electro-hydraulic servo system 1）输入元件——也称指令元件，它给出输入信号（指令信号）加于系统的输入端。该元件可以是机械的、电气的、气动的等。如靠模、指令电位器或计算机等。 2）反馈测量元件——测量系统的输出并转换为反馈信号。这类元件也是多种形式的。各种传感器常作为反馈测量元件。如测速机、阀套，以及其它类型传感器。 3）比较元件——相当于偏差检测器，它的输出等于系统输入和反馈信号之差，如加法器、阀芯与阀套组件等。 4）液压放大与转换元件——接受偏差信号，通过放大、转换与运算（电液、机液、

对电液比例及伺服控制系统的综述

摘要本文详尽阐述了电液比例控制系统构成、分类和特点，结合对液压伺服控制系统的控制结构及其特点和基本要求的论述，分析了两种控制系统目前的发展状况。回顾电液控制系统发展历史，展望电液控制系统的发展趋势。关键词：比例控制伺服控制发展趋势 Abstract The paper expounded the composition, classification and the characteristics of the electro-hydraulic proportional control system. Combined with the discussion of the control structure, basic requirements and the characteristics of hydraulic servo control system, the paper analyzed the state of the development of the two kinds of control systems. Reviewing the development history of the electro-hydraulic control system, the paper elaborated the development trend of the electro-hydraulic control system. Keywords: proportional control , servo control, development trend

电液控制系统

电液系统摘要：电液系统具有相应快速、控制灵活等优点而广泛应用于现代工业中，对促进工业发展具有重要的作用。本文从电液控制系统的建模以及电液元件（伺服阀、比例阀）研究状况、电液系统的未来发展趋势三方面进行了阐述。关键词：电液系统；建模；比例阀；伺服阀；发展趋势 1前言 18世纪欧洲工业革命时期，多种液压机械装置特别是液压阀得到开发和利用，19世纪液压技术取得进展，包括采用油作为工作流体和采用电来驱动方向控制阀，20世纪50-60年代是电液元件和技术发展的高峰期，在军事应用中得到广泛应用[1]。液压技术是以液体为工作介质，实现能量传递、转换、分配及控制的一门技术。液压系统因其响应快、功率体积比较大、抗负载刚度大以及传递运动平稳等优点而广泛应用于冶金、化工、机械制造、航空航天、武器装备等领域[2]。随着液压技术与微电子技术、传感器技术、计算机控制等技术的结合，电液技术成为现代工程控制中不可或缺的重要技术手段和环节。电液技术既有电气系统快速响应和控制灵活的优点，又有液压系统输出功率大和抗冲击性好等优点[3]。韩俊伟对电液伺服系统的发展历史、研究现状和系统集成技术的应用进行了全面阐述，通过介绍电液伺服系统在力学环境模拟实验系统中的应用，分析了电液伺服系统的集成设计，比较了我国在电液伺服系统技术研究中的优劣势，指出电液伺服系统的未来发展趋势与挑

战[4]。许梁等从电液元件、电液控制系统、现代电液控制策略三方面对电液系统进行了阐述，指出了电液发展趋势[5]。陈刚等从电液元件、电液控制系统、计算机在电液系统中应用、现代控制理论的电液技术方面对电液系统进行了阐述，对于现代控制理论的电液技术，从PID 调节、状态反馈控制、自适应控制、变结构控制、模糊逻辑控制、神经网络控制进行了探究[6]。本文从电液系统的建模、电液元件（比例阀、伺服阀）、发展趋势研究进行综述。 2系统的建模伺服系统是一个由多个环节构成的复杂的动力学系统，而且是一种典型的非线性时变系统。一方面由于阀口固有的流量一压力非线性、液体可压缩性、电液转换、摩擦特性、阔的工作死区等非线性，以及阻尼系数、流量系数、油液温度等的时变性[7]；另一方面由于系统的负载及所处的现场环境的变化，导致电液伺服系统参数变化大、非线性程度高、易受外界干扰。在工作过程中容易出现非线性振动、噪声、冲击和爬行等异常现象，而且其诱因不易确定，影响设备的稳定运行[8]。对电液系统进行准确建立模型是分析电液系统的基础。电液伺服系统本身是非线性系统 ,传统上对电液伺服系统非线性问题的处理方式是在稳态工作点处进行泰勒级数展开。如果把工作范围限制在工作点附近,高阶无穷小就可以忽略 ,并可以把控制滑阀的流量方程局部线性化,变量的变化范围小 ,线性化的精确性就高 ,阀特性的线性度高,所允许的变量变化范围就大[9]。当电液伺服系统工作在远离系统的工作点时,使增量线性化模型难于奏效 ,可能得到错

第六章电液比例阀与比例控制回路(2015)

第六章
电液比例阀及比例控制回路
6.1 概述
本章介绍
6.2 电液比例阀 6.3 电液比例控制基本回路 6.4 电液比例控制工业应用

6.1 概述
从广义讲，凡是输出量，如压力、流量、位移、速度、加速度等，能随输入信号连续地按比例地变化的控制系统，都称为比例控制系统。从这个意义上说，伺服控制也是一种比例控制。电液比例控制可以分为开环控制和闭环控制。
图6-1 电液比例开环控制系统方框图
图6-2 电液比例闭环控制系统方框图

目前，最常用的分类方式是按被控对象(量或参数)来进行分类。则电液比例控制系统可以分为：比例流量控制系统比例压力控制系统比例流量压力控制系统比例速度控制系统比例位置控制系统比例力控制系统比例同步控制系统

电液比例控制技术的发展动力
1.传统的液压控制方式是开关型控制。它通过电磁驱动或手动驱动来实现液压流体的通、断和方向控制，从而实现被控对象的机械化和自动化。但是这种方式无法实现对液流流量、压力连续地按比例地控制，同时控制的速度比较低、精度差、换向时冲击比较大。
2.当需要高性能的速度或位置控制时，以前电液伺服阀曾经是唯一实用的解决办法。电液伺服阀是一种高技术条件的方向和流量控制阀，不可避免地带来成本高、不耐污染、维修不便等问题。在并不需要伺服阀的全部性能潜力的应用场合，这些问题可能成为主要的缺点。
3.发展电液比例阀的主要目的在于填补从简单的通/断电磁阀控制与复杂的电液伺服控制之间的空白。虽然比例阀的部分性能指标不如伺服阀，但对许多应用场合来已经够用了,同时可以体现出明显的成本和维护优势。

电液比例阀工作原理

电液比例阀是阀内比例电磁铁输入电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例压力、流量输出元件。阀芯位移也可以以机械、液压或电形式进行反馈。电液比例阀具有形式种类多样、容易组成使用电气及计算机控制各种电液系统、控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点，应用领域日益拓宽。近年研发生产插装式比例阀和比例多路阀充分考虑到工程机械使用特点，具有先导控制、负载传感和压力补偿等功能。它出现对移动式液压机械整体技术水平提升具有重要意义。特别是电控先导操作、无线遥控和有线遥控操作等方面展现了其良好应用前景。 2 工程机械电液比例阀种类和形式电液比例阀包括比例流量阀、比例压力阀、比例换向阀。工程机械液压操作特点，以结构形式划分电液比例阀主要有两类：一类是螺旋插装式比例阀（screwin cartridge proportional valve），另一类是滑阀式比例阀（spool proportional valve）。螺旋插装式比例阀是螺纹将电磁比例插装件固定油路集成块上元件，螺旋插装阀具有应用灵活、节省管路和成本低廉等特点，近年来工程机械上应用越来越广泛。常用螺旋插装式比例阀有二通、三通、四通和多通等形式，二通式比例阀主比例节流阀，它常它元件一起构成复合阀，对流量、压力进行控制；三通式比例阀主比例减压阀，也是移动式机械液压系统中应用较多比例阀，它主对液动操作多路阀先导油路进行操作。利用三通式比例减压阀可以代替传统手动减压式先导阀，它比手动先导阀具有更多灵活性和更高控制精度。可以制成如图1所示比例伺服控制手动多路阀，不同输入信号，减压阀使输出活塞具有不同压力或流量进而实现对多路阀阀芯位移进行比例控制。四通或多通螺旋插装式比例阀可以对工作装置实现单独控制。滑阀式比例阀又称分配阀，是移动式机械液压系统最基本元件之一，是能实现方向与流量调节复合阀。电液滑阀式比例多路阀是比较理想电液转换控制元件，它保留了手动多路阀基本功能，还增加了位置电反馈比例伺服操作和负载传感等先进控制手段。它是工程机械分配阀更新换代产品。出于制造成本考虑和工程机械控制精度要求不高特点，一般比例多路阀内不配置位移感应传感器，具有电子检测和纠错功能。，阀芯位移量容易受负载变化引起压力波动影响，操作过程中要靠视觉观察来保证作业完成。电控、遥控操作时更应注意外界干涉影响。近来，电子技术发展，人们越来越多采用内装差动变压器（ＬＤＶＴ）等位移传感器构成阀芯位置移动检测，实现阀芯位移闭环控制。这种由电磁比例阀、位置反馈传感器、驱动放大器和其它电子电路组成高度集成比例阀，具有一定校正功能，可以有效克服一般比例阀缺点，使控制精度到较大提高。 3 电液比例多路阀负载传感与压力补偿技术节约能量、降低油温和提高控制精度，同时也使同步动作几个执行元件运动时互不干扰，现较先进工程机械都采用了负载传感与压力补偿技术。负载传感与压力补偿是一个很相似概念，都是利用负载变化引起压力变化去调节泵或阀压力与流量以适应系统工作需求。负载传感对定量泵系统来讲是将负载压力负载感应油路引至远程调压溢流阀上，当负载较小时，溢流阀调定压力也较小；负载较大，调定压力也较大，但也始终存一定溢流损失。变量泵系统是将负载传感油路引入到泵变量机构，使泵输出压力随负载压力升高而升高（始终为较小固定压差），使泵输出流量与系统实际需要流量相等，无溢流损失，实现了节能。

基于单片机的电液比例控制系统设计

摘要：随着微电子技术、智能技术、传感与检测技术等的快速发展以及向工程机械领域的不断渗透，现代工程机械正处于机电液一体化的崭新的发展时代。其中，电液比例控制系统具有控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点，其应用领域日益拓宽。本文采用C8051F040微控制器为核心设计与开发的电压比例控制器，相对于传统的单片机所构成的电液比例控制系统，具有更高的稳定性、可靠性和实时响应能力。因此，其更能适应我国工程机械领域的应用环境。本文首先阐述了电液比例控制系统的发展历史，特点，以及分类情况。其次，介绍了整个控制系统的功能，并详细介绍了以C8051F040微控制器为核心的系统的硬件结构。接着，详细阐述了控制器与电液比例阀的接口电路，即由电机驱动芯片LMD18200构成的驱动电路的原理与设计。最后，本文讨论了整个系统软件部分的设计情况。关键词：电液比例控制，C8051F,LMD18200,PID Based on SCM electrohydraulic proportional control system design Student:Liu Xin Tutor:Cai Peizhong (Oriental Science & Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China) Abstract:With the rapid development of micro-electronics, intellectual technology, sensing and detection technology and the continuous penetration of them into the field of engineering mechanisms, modern engineering mechanism is in a new age of the integration of mechanism, electrics and hydraulic pressure. Electro-hydraulic proportional control system has a lot of advantages，such as the high control accuracy, the flexible installation and use, the strong resistance on contamination and so on ,so that the application of electro-hydraulic proportional control system has increasingly broadened. The Electro-Hydraulic proportional control system that based on C8051F040 controller in this paper has higher stability and dependability and real-time responsive capacity, compared to that based on traditional singlechips. Therefore, it can adapt to the application environment of the modern engineering mechanism better than other control systems in our country.Firstly, it is described the development history, basic

电液比例控制技术B卷标准答案

试题 2012 年~ 2013 年第 2学期课程名称：电液比例控制技术专业年级：机电2010级考生学号：考生姓名：试卷类型： A卷□ B卷□√考试方式: 开卷□闭卷□√ …………………………………………………………………………………………………………………… 一、选择填空题（每题2分，共20分）（抄题目回答，不抄题目不给分） 1 比例电磁铁的类型不包括（D）。 A 力控制型比例电磁铁 B 行程控制型比例电磁铁 C 位置调节型比例电磁铁 D 速度调节型比例电磁铁 2 对于电液比例方向控制阀，与输入信号成比例的实质上是（D）。 A压力 B流量 C压力和流量 D阀芯位移 3比例调速阀是液压系统中控制流量的元件，它适用于（A）系统中。 A 执行元件负载变化大 B 执行元件负载变化小 C 执行元件负载恒定 D 以上三种 4 比例溢流阀采用①负反馈，比例减压阀采用②负反馈。（A） A ①进口压力、②出口压力 B ①出口压力、②进口压力 C ①出口压力、②进出口压差 D ①进出口压差、②出口压力 5 当选用二级电液比例方向阀时，如果主阀进油口的压力不稳定，那么其先导阀的进油需要采用（B）。 A 内泄式 B 外控式 C 内控式 D 外泄式 6 恒压源的供油压力要保持恒定，下列哪种恒压源的功率损失小，效率高，适用于高压、大流量的大功率系统，而且也可以向几套液压控制系统供油（C） A 定量泵+比例溢流阀 B 恒压变量泵+安全阀 C 定量泵+蓄能器+卸荷溢流阀 D 恒压泵串联减压阀 7不带阀芯位移反馈闭环的比例方向阀的特点不包括（D）。 A 死区大 B 抗污染能力强 C 滞环大 D 滞环小 8 二通进口压力补偿器采用定差减压原理，本质上是一个定差减压阀与（B）工作。 A 恒流源串联 B 恒压源串联 C 恒流源并联 D 恒压源并联 9 比例流量控制泵不能称为（B） A 功率适应泵 B 比例排量泵 C 功率匹配泵 D 负载敏感泵 10 复合控制变量泵具有（A）控制优先的特性。 A功率 B 流量 C 排量 D 压力二、判断题（每题2分，共20分）（抄题目回答，不抄题目不给分） 1 比例电磁铁具有感性负载大、电阻大、电流大和驱动力大等特点。（×） 2 位置调节型比例电磁铁有很好的线性度，无需用颤振信号来减小滞环。（√） 3 比例方向阀与其输入成比例的是它的输出流量和压力。（×） 4 采用比例方向阀的控制回路本质上是一个串联式进、出油同时节流的调速回路。（√） 5 比例减压阀出口压力是由进口压力与减压阀芯阀口开度决定的。（×） 6 比例节流阀是通过改变阀口开度来改变通过流量的大小，其流量大小受负载影响不大。（×）