电液比例位置同步系统的性能分析

　　0引言

　　在各种机械装置中，常常需要使两个或两个以上的液压缸实现同步动作。由于各液压缸加工精度难以完全相同，其泄漏、流动阻力和活塞摩擦力不同，很难做到完全同步。然而对于长行程的双缸或多缸同步系统来说，机械同步受构件刚度的影响，易产生倾覆力矩，造成活塞和活塞杆卡死的现象，故采用液压方法来实现其同步功能。李洪人[1]等人通过对对称阀控对称缸和非对称阀控非对称缸电液伺服系统的压力特性、输出特性的分析对比，揭示阀控非对称缸系统静态特性的基本特征。

　　陈彬[2]等人分析零开口阀控非对称缸系统与对称缸系统在负载压力、负载流量以及等效容积定义上的不同，推导出理想和实际零开口阀在两种情况下的数学模型，通过仿真，分析两者的系统特性，表明零开口阀控非对称缸系统的数学模型更能真实地反映系统的动静态特性。

　　丁意[3]等人对现役的水下发射装置改造成双缸控制系统，以消除原系统中产生的倾覆力矩，比较同等方式和主从方式控制同步系统的特点，最终选用等同方式，给出系统的仿真曲线和结论。田勇[4]等人针对双吊点闸门启闭机存在的不同步问题，采用电液比例闭环同步控制，应用功率键合图，建立系统模型，分析影响系统同步性能的因素，并由系统功率键合图模型得到功率状态方程，利用MATLAB进行仿真分析，获得很好的控制效果。张汉生[5]对多缸或多马达液压同步系统中误差产生的原因，结合具体的同步回路，提出了消除和修正同步误差的技术措施。

　　本文就长行程的双缸位置同步系统进行分析，采用电液比例方向阀对非对称缸进行控制，就等量方式控制和主从方式控制两种情况进行了分析，利用Matlab进行仿真，比较分析两者的同步误差情况。

　　1双缸同步系统模型的建立

　　根据阀控非对称缸的负载流量方程、力平衡方程和比例方向阀的特性，结合参考文献[1、2、6]，推导出被控对象的数学模型。建立模型时，考虑了惯性负载、粘性负载、弹性负载、油液的可压缩性和液压缸的泄漏等影响因素。本为中，以惯性负载为主，黏性阻尼系数一般很小，从而由黏性摩擦力引起的泄漏流量也较小等，故液压缸及负载的传递函数可以简化为：

　　Ap———液压缸等效左右面积;

　　Kce———流量压力系数;

　　mt———负载及活塞的总质量;

　　FL———作用在活塞上的任意外负载力;

　　Bp———活塞及负载的粘性阻尼系数;

　　βe———油液的体积弹性模量;