压滤机新型电液控制系统的建模与仿真研究

　　0 引言

　　建立精确的数学模型是进行系统动态性能分析、设计和最优控制的前提。然而,实际过程往往十分复杂,要详尽地了解对象的物理过程、内部机理是非常困难的,且存在许多障碍。“灰箱”建模法是理论分析和实验辨识相结合的一种建模方法,它将液压系统视为“灰箱”,其中有些参数如元件和系统的结构参数是已知的,有些性能参数如阀口流量系数等是待定的。在建立系统模型时,首先利用数学分析方法根据元件在系统中的功能和作用建立元件(或子系统)的数学模型,然后根据系统拓扑结构分析、节点特征和元件的作用、节点拓扑约束条件和边界约束条件将子模型组成液压系统模型。子模型或液压系统模型中待定的性能参数通过对元件或相关系统辨识获得,构成的模型采用状态变量的形式。这种方法充分利用有关液压系统和元件的已知信息和现有参数,利用较少的实验数据通过参数辨识获得待定的性能参数,所建立的模型不仅适合于计算机仿真,而且能更准确地描述了系统动态性能[1,2]。本文就是采用这种建模方法对压滤机的控制系统进行系统分析和建模,并利用Simulink对控制系统进行了仿真研究。

　　1 压滤机电液控制系统

　　某厂的压滤机设备是20世纪80年代末从日本引进的成套设备生产线,用来实现原料车间与纺丝车间的原料过滤,即通过压滤机的保压、过滤,滤去不合要求的颗粒与残渣,从而顺利进入下一道加工工序。由于设计制造的不当以及元器件的老化,长期带/病0服役,致使该设备存在效率低,系统泄压过快,造成冲击振动、噪声,手动换向阀无法实现工业自动化等诸多问题[3,4]。

　　按照使用单位的要求,对该设备的液压系统进行技术改造,采用可编程控制器(PLC)、液压集成技术和容错技术,对实际系统所控参数进行重新设计,设计出高可靠性新型液压机智能电液控制系统。改造后的液压系统原理图如图1所示。新系统具有以下特点:

　　(1)新系统更换成电液比例溢流阀 实现系统压力、流量等参数的连续控制,使之与输入电信号成比例变化,从而对执行器件实现方向、速度和力的连续控制,进而实现远程控制。

　　(2)改造后的控制系统通讯方式灵活 运用液压技术与电气技术(PLC)相结合实现了自动化控制。采用数字插装阀与PC控制相结合,研制了智能型二通插装阀集成单元,实现点对点的数字控制和高精度、快速响应的保压功能。利用PC软件实现软缓冲,解决了压滤机存在的定位精度差、扰动冲击噪声大的问题,很好地实现了油缸低压启动电机进行补油,以及在保压状态下系统卸荷。