电液数字伺服同步系统的研究
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摘要
现代应用工程对液压同步系统的控制精度和响应速度等性能都提出了很高要求。而通过采用高精度的控制元件，改变执行元件的作用形式和安装形式，采用适当的控制策略可以满足系统对性能的要求。本文所研究的电液数字伺服同步系统是以高精度的数字伺服阀作为同步回路的主控制元件，且采用了PID控制器的主从控制方式的同步控制系统。
本文基于电液数字伺服同步控制实验之上进行了数学建模，并利用MATLAB／SIMULINK仿真软件对实验系统进行线性化仿真，研究PID控制器的控制参数和结构参数对同步系统的性能响应，同时也利用仿真比较了主从方式和等同方式两种不同控制方式下的系统性能的优劣。另外，也进行了系统的非线性仿真，并将其结果与线性仿真作了简单的比较。仿真结果表明，该系统具有较好的同步控制效果。
At present, the performance of the hydraulic synchronization system such as highcontrol accuracy and quick reaction speed is demanded. Using high precise controlelement, changing the style of load and installment of the executive element or adoptingsuitable control strategy can meet the requirement. This paper present a electrohydraulicdigital servo synchronization system which considers the high precised digital servovalve as the main control element in the synchronization circulation and makes use ofthe PID controller and the control strategy of"master-slave".
Basing on the experiment of the electrohydraulic digital servo system, amathematic model is established. And a linear simulation of the experiment system iscarried out by using the software of MATLAB/SIMULINK, some useful results abouthow the parameter of PID controller and system structure affect the system'sperformance are get. Meanwhile its performance under two different control strategiesare compared by mean of simulation. Besides, nonlinear simulation is carried out, andmake a simple comparation with linear simulation. Simulation results show that highsynchronization oerformance can be achieved by the system.
本文基于电液数字伺服同步控制实验之上进行了数学建模，并利用MATLAB／SIMULINK仿真软件对实验系统进行线性化仿真，研究PID控制器的控制参数和结构参数对同步系统的性能响应，同时也利用仿真比较了主从方式和等同方式两种不同控制方式下的系统性能的优劣。另外，也进行了系统的非线性仿真，并将其结果与线性仿真作了简单的比较。仿真结果表明，该系统具有较好的同步控制效果。
At present, the performance of the hydraulic synchronization system such as highcontrol accuracy and quick reaction speed is demanded. Using high precise controlelement, changing the style of load and installment of the executive element or adoptingsuitable control strategy can meet the requirement. This paper present a electrohydraulicdigital servo synchronization system which considers the high precised digital servovalve as the main control element in the synchronization circulation and makes use ofthe PID controller and the control strategy of"master-slave".
Basing on the experiment of the electrohydraulic digital servo system, amathematic model is established. And a linear simulation of the experiment system iscarried out by using the software of MATLAB/SIMULINK, some useful results abouthow the parameter of PID controller and system structure affect the system'sperformance are get. Meanwhile its performance under two different control strategiesare compared by mean of simulation. Besides, nonlinear simulation is carried out, andmake a simple comparation with linear simulation. Simulation results show that highsynchronization oerformance can be achieved by the system.
引文
[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
[3] 张晓华．控制系统数字仿真与CAD[M]．北京：机械工业出版社，2005．3
[4] 骆涵秀，李世伦等．机电控制[M]．浙江：浙江大学出版社，2003．7：87-108
[5] 章宏甲．液压传动[M]．北京：机械工业出版社，2000．9
[6] 覃爱明．电流变伺服阀的特性研究[J]．湘潭大学自然科学学报，1998(4)：54-57．
[7] 田惠民，孙景昌．设计独特的SV1 10型单级旋转式伺服阀[J]．液压与气动，1997(5)：22-23
[8] 朱盘生．MOOG(穆格)DDV伺服阀[J]．液压与气动，1996(5)：20-21．
[9] 姚建庚．直接驱动式电液伺服阀[J]．制造技术与机床，1998(12)：44-46．
[10] 裴翔，李胜，阮健等．2D数字伺服阀的频响特性分析[J]．机床与液压，2001(4)：11-13．
[11] 骆艳洁，刘延俊．新型压力控制阀的研究[J]．济南大学学报，2000，10(2)：6-10．
[12] 袁坤．电液比例方向节流阀数字控制放大器[J]．南昌航空工业学院学报，1999，13(1)：72-79．
[13] Synchronized jacking of Danish overpass, Railway Track and Structures 83 (1987) 29.
[14] Ke Li, Jian Chen, Ziyuan Xiao. Mingqian XuAn electrohydraulic system for synchronized roof erection[J]. Automation in Construction 12 (2003) 29-42
[15] 薛定宇，陈阳泉．基于MATLAB／SIMULINK的系统仿真技术与应用[M]．北京：清华大学出版社，2002
[16] 王占林．近代液压控制[M]．北京：机械工业出版社，1997，3-17
[17] 路甬祥．电液比例控制技术[M]．北京：机械工业出版社，1998，1-26
[18] Tanak H, Arski K. Oguura Y and Hamamota. Electro-hydranlic Digital Servo-mechanism. Inter. Symposium on Fluid Control and Measurement, Tokyo, Sept. 1985
[19] 阮健．新型流体控制元件及气动柔性执行元件和开发研究．博士学位论文．哈尔滨：哈尔滨工业大学，1995
[20] 李运华．近代液压伺服系统控制策略的现状与发展[J]．液压与气动，1985，10(3)，12-14
[21] 董秀林，周福章，史维祥．流体控制技术的发展与展望[J]．洛阳工学院报，1997，18(3)，22-25
[22] 阮健．电液(气)直接数字控制技术[M]．杭州：浙江大学出版社，1999．6：1-4，194-234，246-253
[23] 阮健，李胜，杨继隆．液压及气动阀直接数字控制的新途径．中国机械工程，2000，11(3)，317-320
[23] 哈尔滨工业大学，成都电机厂．步进电动机[M]．科学出版社，1997：1-9
[24] 郭宗仪．步进电动机及其控制系统(增量运动控制之二)．王宗培等译[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1984：1-18，21-24，32-54
[25] 王宗培．步进电动机的研究(回顾与展望[J])．微特电机，1983，(3)：7-13
[26] 王宗培．步进电动机[J]．微特电机(增刊)，1976：1-4，8-11
[27] 徐殿国，王宗培．伺服驱动系统发展概况[J]．微电机，1990，(3)：16-22
[28] 唐苏亚．伺服电动机的技术展望[J]．微电机，1991，(4)：21-25
[29] 王宗培，王晓明，徐殿国．步进电动机系统及微机控制技术的现状及发展[J]．电工电能新技术，1998，(2)：1-5
[30] 高钟毓．机电控制工程[M]。北京：清华大学出版社，2002．4：124-132
[31] 李胜，裴翔，阮健．数字阀控制器的设计方法研究[J]．工程设计学报，2002，9(3)：124-126
[32] 杨继隆，阮健，袁巨龙．数字式进给驱动系统的频响特性分析[J]．机械设计与制造工程，2002，3l(1)：67-69
[33] 杨继隆，李胜，阮健，袁巨龙．实时连续跟踪控制下的步进电机的动特性研究[J]．浙江工业大学学报，2001，29(3)：235-39
[34] 裴翔，李胜，阮健，郑家锦．2D数字伺服阀的频响特性分析[J]．机床与液压，2001，172：11-13
[35] 王万良．自动控制原理[M]．北京：科学出版社，2001，9：161-172
[36] 李胜，阮健，裴翔．数字阀控制器的设计方法研究[J]．机电工程，2001，18(5)：151-152
[37] 沈辉．精通SIMULINK系统仿真与控制．北京：北京大学出版社，2003．1：1-9，43-47，237-256
[38] 范影乐，杨胜天．MATLAB仿真应用详解．北京：人民邮电出版社，2001．7：11-4，95-132，257-291，297-327
[39] 李胜，朱发明，裴翔，阮健．分级比例控制及其在材料实验机中的应用．机床与液压，2003，182：14-15
[40] 姜继海．液压传动．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006．9
[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
[3] 张晓华．控制系统数字仿真与CAD[M]．北京：机械工业出版社，2005．3
[4] 骆涵秀，李世伦等．机电控制[M]．浙江：浙江大学出版社，2003．7：87-108
[5] 章宏甲．液压传动[M]．北京：机械工业出版社，2000．9
[6] 覃爱明．电流变伺服阀的特性研究[J]．湘潭大学自然科学学报，1998(4)：54-57．
[7] 田惠民，孙景昌．设计独特的SV1 10型单级旋转式伺服阀[J]．液压与气动，1997(5)：22-23
[8] 朱盘生．MOOG(穆格)DDV伺服阀[J]．液压与气动，1996(5)：20-21．
[9] 姚建庚．直接驱动式电液伺服阀[J]．制造技术与机床，1998(12)：44-46．
[10] 裴翔，李胜，阮健等．2D数字伺服阀的频响特性分析[J]．机床与液压，2001(4)：11-13．
[11] 骆艳洁，刘延俊．新型压力控制阀的研究[J]．济南大学学报，2000，10(2)：6-10．
[12] 袁坤．电液比例方向节流阀数字控制放大器[J]．南昌航空工业学院学报，1999，13(1)：72-79．
[13] Synchronized jacking of Danish overpass, Railway Track and Structures 83 (1987) 29.
[14] Ke Li, Jian Chen, Ziyuan Xiao. Mingqian XuAn electrohydraulic system for synchronized roof erection[J]. Automation in Construction 12 (2003) 29-42
[15] 薛定宇，陈阳泉．基于MATLAB／SIMULINK的系统仿真技术与应用[M]．北京：清华大学出版社，2002
[16] 王占林．近代液压控制[M]．北京：机械工业出版社，1997，3-17
[17] 路甬祥．电液比例控制技术[M]．北京：机械工业出版社，1998，1-26
[18] Tanak H, Arski K. Oguura Y and Hamamota. Electro-hydranlic Digital Servo-mechanism. Inter. Symposium on Fluid Control and Measurement, Tokyo, Sept. 1985
[19] 阮健．新型流体控制元件及气动柔性执行元件和开发研究．博士学位论文．哈尔滨：哈尔滨工业大学，1995
[20] 李运华．近代液压伺服系统控制策略的现状与发展[J]．液压与气动，1985，10(3)，12-14
[21] 董秀林，周福章，史维祥．流体控制技术的发展与展望[J]．洛阳工学院报，1997，18(3)，22-25
[22] 阮健．电液(气)直接数字控制技术[M]．杭州：浙江大学出版社，1999．6：1-4，194-234，246-253
[23] 阮健，李胜，杨继隆．液压及气动阀直接数字控制的新途径．中国机械工程，2000，11(3)，317-320
[23] 哈尔滨工业大学，成都电机厂．步进电动机[M]．科学出版社，1997：1-9
[24] 郭宗仪．步进电动机及其控制系统(增量运动控制之二)．王宗培等译[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1984：1-18，21-24，32-54
[25] 王宗培．步进电动机的研究(回顾与展望[J])．微特电机，1983，(3)：7-13
[26] 王宗培．步进电动机[J]．微特电机(增刊)，1976：1-4，8-11
[27] 徐殿国，王宗培．伺服驱动系统发展概况[J]．微电机，1990，(3)：16-22
[28] 唐苏亚．伺服电动机的技术展望[J]．微电机，1991，(4)：21-25
[29] 王宗培，王晓明，徐殿国．步进电动机系统及微机控制技术的现状及发展[J]．电工电能新技术，1998，(2)：1-5
[30] 高钟毓．机电控制工程[M]。北京：清华大学出版社，2002．4：124-132
[31] 李胜，裴翔，阮健．数字阀控制器的设计方法研究[J]．工程设计学报，2002，9(3)：124-126
[32] 杨继隆，阮健，袁巨龙．数字式进给驱动系统的频响特性分析[J]．机械设计与制造工程，2002，3l(1)：67-69
[33] 杨继隆，李胜，阮健，袁巨龙．实时连续跟踪控制下的步进电机的动特性研究[J]．浙江工业大学学报，2001，29(3)：235-39
[34] 裴翔，李胜，阮健，郑家锦．2D数字伺服阀的频响特性分析[J]．机床与液压，2001，172：11-13
[35] 王万良．自动控制原理[M]．北京：科学出版社，2001，9：161-172
[36] 李胜，阮健，裴翔．数字阀控制器的设计方法研究[J]．机电工程，2001，18(5)：151-152
[37] 沈辉．精通SIMULINK系统仿真与控制．北京：北京大学出版社，2003．1：1-9，43-47，237-256
[38] 范影乐，杨胜天．MATLAB仿真应用详解．北京：人民邮电出版社，2001．7：11-4，95-132，257-291，297-327
[39] 李胜，朱发明，裴翔，阮健．分级比例控制及其在材料实验机中的应用．机床与液压，2003，182：14-15
[40] 姜继海．液压传动．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006．9