履带板疲劳试验台电液伺服控制系统建模与仿真

　　1引 言

　　履带板着地胶块在设备的运行过程中，周期性受到压力、拉力、扭转力，很容易因为这些周期性的受力而疲劳失效。因此对橡胶性能要求很高。需要一个疲劳试验台对橡胶性能进行检测，该试验台确保有高精度、高响应、大负载的加载系统，并且提供正弦波、方波、三角波、锯齿波、组合波、随机路面谱，以便模仿不同路面的加载系统。电液伺服系统为该试验台的实现提供了可能。

　　伺服放大器是电液伺服控制系统中的第一环节，其性能优劣直接影响着系统控制性能和可靠性[1]。伺服放大器根据其调节器不同，可分为P型、PI型、PID型伺服放大器。不同型号的伺服放大器代表的性能和价格差异很大，因此设计和选用合适的伺服放大器对电液伺服系统至关重要。

　　2试验台电液伺服回路研究

　　该疲劳试验台的控制系统既含有位移控制，又包括压力控制。分别设置电液位置伺服回路和电液压力伺服回路实现以上功能。为了节省成本，本系统的两个回路共用一套硬件系统。电液伺服回路原理图如图1所示。

　　该伺服系统是通过对压头位移的控制实现位移和力双向平衡，它由两个闭环控制回路实现的，一是位移闭环控制系统，二是力闭环控制系统。其控制原理方框图如图 2 所示。

　　3电液伺服控制系统建模

　　本试验台伺服控制系统的核心部分是三位四通阀控制对称的动力执行机构。液压动力执行元件的动态特性在很大程度上决定着整个系统的性能。系统的模型如下。

　　3.1伺服放大器

　　我们选取功能简单，价格便宜的 P 型伺服放大器。然后根据仿真效果最终确定伺服放大器的类型。由于P型伺服放大器频宽比较宽，当输出电流与输入电压近似成比例，其传递函数可用伺服放大器的增益 KP表示，即：

　　3.2 伺服阀

　　伺服阀是一个高度复杂的元件，它具有高阶的非线性动态特性，在大多数电液伺服控制系统中，伺服阀的动态响应往往高于负载的动态响应。为简化分析，并考虑到具有较高的等效精度，从实际角度出发，本文中将伺服阀看作二阶振荡环节[2][3]

　　3.3 阀控对称液压缸模型[4，5]

　　本试验台系统实际的负载类型主要为弹性负载。经过对阀的负载流量方程;液压缸的流量连续性方程，液压缸驱动力与负载的力平衡方程分析化简，可得到在弹性负载时，阀控输入 xt(s)和为干扰输入FL(s)的传递函数为：

　　3.4传感器

　　传感器的传递函数可以近似按比例环节来考虑。