基于MATLAB的電液力伺服控制系統(tǒng)的研究

曹旭妍

本文根據(jù)電液力伺服控制系統(tǒng)的工作原理，建立其數(shù)學(xué)模型，利用MATLAB軟件為其構(gòu)建仿真模型，并獲得反映系統(tǒng)性能的仿真曲線，完成系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)分析?；赟imulink工具箱設(shè)計(jì)出PID控制器，有效解決了系統(tǒng)本身非線性所造成的控制效果不佳的問(wèn)題，仿真結(jié)果表明，該控制器滿足控制系統(tǒng)要求，控制效果良好。

一、引言

電液力伺服控制系統(tǒng)普遍具有精度高、響應(yīng)快以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制等領(lǐng)域。但是液壓伺服控制系統(tǒng)是非線性復(fù)雜系統(tǒng)，在控制精度和穩(wěn)定性上不能滿足要求，有時(shí)需要附加合適的控制器才能取得比較理想的控制效果。在電液力伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，基于Matlab軟件，能快速準(zhǔn)確地完成系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)分析，提高了設(shè)計(jì)效率，并根據(jù)分析結(jié)果，采用Simulink工具箱，設(shè)計(jì)出PID控制器，該控制算法解決了電液力伺服系統(tǒng)的非線性，使系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性等都能滿足要求，具有良好的控制效果。

二、系統(tǒng)組成及數(shù)學(xué)模型的建立

本文設(shè)計(jì)的電液力伺服系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要由個(gè)人計(jì)算機(jī)、伺服閥、液壓缸、測(cè)力傳感器、受力對(duì)象、傳感器信號(hào)單路放大器和數(shù)據(jù)采集卡所組成。給系統(tǒng)輸入負(fù)載力后便開(kāi)始工作，使液壓缸活塞桿輸出負(fù)載力。該力由測(cè)力傳感器檢測(cè)，轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，由數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后反饋到計(jì)算機(jī)中，與指令電壓信號(hào)進(jìn)行比較，計(jì)算機(jī)根據(jù)電壓偏差來(lái)計(jì)算當(dāng)前電壓控制量，進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換后來(lái)驅(qū)動(dòng)電液伺服閥，以伺服閥開(kāi)口方向和大小來(lái)控制進(jìn)入液壓缸的液壓油的多少及方向，并作用在活塞桿上，從而使輸出力達(dá)到期望值。圖1為電液力伺服控制系統(tǒng)的總體框圖。