电液数字伺服同步控制系统实验分析与建模

　　一、实验介绍

　　该试验是一个电液数字伺服同步控制系统的试验，其采用了“主从方式”控制方式，以电液数字伺服阀为主要控制元件，实现了两个双出杆缸的同步运动。

　　二、试验原理流程简述

　　首先，由泵向通过两个阀向两个液压缸供油，产生换向阀5的阀芯初始位移量为Xv，从而进一步使两液压缸分别产生位移为Xp1、Xp2(开环控制);位移传感器3、4将两个液压缸的位移量信号传送至计算机进行比较产生差值信号，再通过PID控制器作用于电液数字伺服阀，使其阀芯位移发生变化，从而改变液压缸2的位移量Xp2，之后再反复2的步骤，直至两个液压缸的位移同步(闭环控制)。

　　三、实验系统分析

　　由试验原理图和试验流程可见，该试验系统可看作由两个系统组成：由液压缸1与换向阀5及供油系统组成的开环系统和由液压缸2与电液数字伺服阀、位移量反馈装置(计算机和位移传感器)、PID控制器等组成的闭环系统。

　　试验中，两个液压缸的模型是一致的，而电液数字伺服阀与换向阀的数学模型也都可以看作为四通滑阀的数学模型，因此两个系统也是相近的，只是一个是开环系统，另一个为闭环系统。我们可以将闭环系统的研究看作是在开环系统地基础上加上了一个反馈控制，从而整个系统的研究可以建立在开环系统的研究基础上，再得到闭环系统的数学模型，最终将两个系统数学模型相关物理量联系起来，即可得到整个系统地数学模型。

　　四、实验测量数据和结果

　　在本实验中，采用了“主从方式”的控制策略，而其中液压缸1的位移是由一个较小的模拟液压缸位移控制器来控制的，即以液压缸1的位移(液压缸2采用开环控制时)或两缸的位移差(液压缸2采用闭环控制时)作为输入信号。因此获得的实验结果如下图所示：

　　由于实验条件有限，图中所标注的时间和位移并非十分准确，只是大概估计值，但在一定程度上反映了实验的结果。从实验装置中，可测量得参数如下：

　　五、总系统数学建模

　　将液压缸1的开环控制系统与液压缸2的闭环控制系统通过参数联系起来，可得总系统方块图如图3所示：

　　由以上方块图或由两个系统的传递函数可推得总系统传递函数为：

　　参考文献：

　　[1]陈彬,易孟林.电液伺服阀的研究现状和发展趋势[J],液压与气动,2005(6):5-8.

　　[2]李军伟,赵克定,吴盛林.双电液伺服马达同步模糊控制系统的研究[J],机床与液压,2003(1):115-116.