电液数字控制技术在提升装置中的应用研究

　　电液数字控制阀，简称数字阀，是用数字信号直接控制液压油的流量、压力和方向的阀。其特点是:阀芯的位移由脉冲频率或脉宽调节，对阀芯位移控制准确，且抗干扰能力强; 可直接与计算机相连，不需要 D/A 转换器。因此，系统结构简单，抗污染能力强，操作、维护更简单。用数字量直接控制可得到较高的开环控制精度。目前数字液压阀已部分代替了比例阀和伺服阀。

　　1 提升装置工作原理简介

　　在铅电解残阳极洗涤生产线中，提升装置如图1所示。

　　该装置主要由液压马达、减速器、齿轮传动机构、链提升机构组成，其主要任务是将要洗涤的铅残阳极板下降进行洗涤，在洗涤完之后，再将铅残阳极板提升。其工作原理为: 首先铅残阳极板步进输送至分板位置，步进分板油缸动作，将铅残阳极板送至洗涤位置; 然后液压马达输出动力，经过一对减速齿轮将旋转运动传递给链轮，通过链轮带动铅残阳机板吊耳挂钩下降至冲洗装置; 最后由链轮将洗涤完后的铅板提升至原来的分板推板位置处，再由分板推板装置将铅残阳机板推出，这样就完成一次提升工作循环。整个洗涤过程要求提升装置能做到频繁启动、反转、制动，并且为了达到洗涤的平稳性，还需限制最大加速度和加速度变化率。

　　由于铅残阳极板的表面极不平整，且提升的速度较快，在提升过程会出现速度控制不准确、抖动现象，不利于铅残阳极板的洗涤。严重时，还可能将铅残阳极板卡到洗涤位置处，影响了生产效率。作者拟采用电液数字技术对系统进行控制。

　　2 提升装置速度控制系统原理

　　洗涤机提升装置的液压控制系统原理如图2 所示。其工作原理是: 当提升装置上下运动时，速度传感器检测提升装置的运动速度，模拟量的速度信号经过 A/D 转换成数字量，反馈给计算机，计算机将接收到的反馈信号与要求的信号进行对比，如果有速度误差，计算机向数字阀控制器发出误差信号，阀控制器再根据此误差信号驱动数字阀的步进电机，由步进电机对数字阀的阀芯位置进行控制，即对数字阀开口进行控制，从而实现对数字阀流量的控制，进一步达到对液压马达转速的控制，最后达到对提升装置的速度控制。

　　3 提升装置电液数字控制系统建模

　　根据系统各动力机构参数，得出系统输出对输入的开环传递函数为:

　　系统输出对输入的闭环传递函数为:

　　4 电液数字控制系统的稳定性分析

　　由图3 所示的系统开环 Bode 图可知，相位裕量γ = 4. 71°，穿越频率 ωc= 574 rad / s。相频曲线没有与 -180°线相交，则系统幅值裕量 Kg趋于 + ∞，按照判定原理来讲闭环系统是稳定的。但电液数字速度控制系统的相位裕量偏小，而幅值裕量偏大。当系统参数改变时，系统的相位裕量和幅值裕量太大或者太小都会影响到系统的稳定性。一般对于相位裕量和幅值裕量都有一个选择范围，相位裕量 γ = 30° ～ 60°，幅值裕量Kg= 8 ～20 dB。为了使系统有合适的相位裕量和幅值裕量，必须给系统加上适当的校正环节。