基于MATLAB的液压伺服系统的仿真研究

　　随着液压伺服系统不断向复杂化的方向发展，对液压系统的仿真要求也不断地提高，过去利用微分方程和差分方程建立液压系统的仿真模型已不能适应技术发展的需要了。在系统建立前，利用仿真软件建立一个虚拟的液压伺服系统仿真模型，可以通过改变系统的参数或结构来测试系统的性能，并且可以实现许多研究工作，例如，系统故障的重现，液体伺服系统的优化设计，液压伺服系统的测试等。MATLAB/Simu-link 是一种具备强大计算能力的软件工具，可以利用该软件建立液压伺服系统框图，并且进行复杂的仿真分析，已经在不同工程领域发挥着巨大的作用，已经成为了液压伺服系统仿真分析的主要软件。MATLAB/Simulink 提供了用于建立液压伺服系统模型的图形接口，系统中可以包含线性和非线性的环节，并且能够进行灵活地扩展，从而可以方便地建立液压伺服系统的仿真模型，可以对液压伺服系统的性能进行仿真研究，具有生动直观、灵活便捷的优势，MATLAB/Simulink可以建立具有阶梯结构的液压伺服系统的仿真模型，建立模型的方式即可以是从上至下也可以是从下至上。液压伺服系统的仿真模型建立后，可以通过MATLAB / Simulink 菜单操作完成仿真任务，仿真结果可以通过Scope 等图形模块进行观测，具有较大灵活性。

　　1 液压伺服系统的工作原理

　　以带钢卷取机的自动卷器液压伺服系统为例，该系统的作用是能够实现自动监控带钢边缘的偏移，从而可以使卷钢卷边部对齐，在冷轧带钢车间带钢生产中使用得非常广泛。液压伺服系统可以使带卷边缘的精度达到±( 1 -2)mm，所以液压伺服系统的精度和频率特性与带钢卷取边缘的质量是密切相关的。液压伺服系统的示意图如图1 所示。

　　当带钢边缘跑偏某一位移时，计算机开始给定偏移量的给定值，并且通过测量系统( 测量偏移量的转换器、测量偏移量的数字I/O) 获得带钢偏移量的实测值。计算机比较给定值和实测值最后获得两者的差值，利用检测器进行检测后将该差值输入到D/A 电路组成的控制信号，该信号被输入至伺服放大器之后被转换为电流信号，接着直接在电液伺服阀的控制端输入该电流信号，从而能够有效地调节伺服阀的开关方向和大小，可以达到控制伺服液压系统中油液的流动方向和流量大小，最终能够完成伺服液压缸的移动，进而带动带钢边缘的移动，达到控制带钢边缘的跑偏量的目的。如果带钢边缘的位移量等于给定值，实测值和给定值的差为零，从而能够有效地防止带钢边缘的跑偏问题。

　　首先液压伺服系统应该将传递函数确定下来，从而能够建立出液压伺服系统框图。在通常的情况下，在动态响应的比较上，伺服阀大于动力元件，因此在进行液压伺服系统分析和设计的过程中，应该利用二阶振荡环节来表示伺服阀的传递函数，，最终得到以下的传递函数的表达式: