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  • 从化云梯车出租, 新塘云梯车出租, 增城云梯车出租      液压位置伺服系统硬件组成及数学模型的搭建方法?
    新闻分类:行业资讯   作者:admin    发布于:2021-03-244    文字:【】【】【

             从化云梯车出租, 新塘云梯车出租, 增城云梯车出租      液压位置伺服系统硬件组成及数学模型的搭建方法? 


           1 建立被控系统的数学模型,是对实际系统进行分析和控制的基础。数学模型通常指用数学语言以及数理逻辑所构建的工程模型,其一般形式为描述系统所包含各变量的相互关系的表达式。数学模型种类众多,其中静态模型其形式一般为代数方程,指所描述系统各变量间的关系不会随时间的变化而改变;而动态方程一般用微分或差分方程来表示,其描述了系统各变量随时间变化而变化的规律,例如控制理论中常用到的传递函数。此外,数学模型还分为线性和非线性模型。其主要是通过判断系统各变量对于叠加原理满足与否来进行定义的。在某些情况下,非线性模型可以通过适当的转换变为线性模型,简化后的模型更有利于实际控制。通常在已知被控系统输入以及各变量初始值的情况下,可以通过求解系统对应微分方程,最终得到关于系统输出的数学表达式。而在建立系统数学模型时,除了要考虑所建立模型的精确度,所建立的模型简单且可行也是建模时需要关注的一个关键点,这样更有利于后面控制器的实现。先对该液压控制系统实验台的各组成部分和工作原理进行了简单介绍,然后通过对系统机理模型进行简化,最终得到该系统考虑比例阀不准确零点的线性模型。




             2 系统硬件平台及工作原理; 1 硬件平台简介,本文基于费斯托公司的液压位置伺服系统进行研究,在该实验系统中对本课题提出的所有控制器进行验证。该控制系统的硬件设备包括有阀控非对称液压缸(行程 200mm)、实现流量控制功能的三位四通比例流量阀、用于将信号线连接到计算机系统的数据采集卡接口、滑块(带负载)、采集滑块实时位置的位移传感器、稳压电源、油泵、计算机、油箱、急停按钮以及滤油器来组成。比例阀的输入电压在[-10,10]V 范围内。由于数据采集卡中的转换器为12 位,因此其所对应的标称阀零点值为 2048。在设计控制器时考虑比例阀零点偏差,以减少由其引起的负面影响。在计算机中将期望信号给定,然后数据采集卡将所设计得到的控制信号通过 D/A 转换传递到比例阀,该控制量将会对比例阀的开度进行控制,从而实现对液压缸位置的控制。将位移检测装置采集得到的滑块位移信号经由 A/D 转换给到计算机内部,在 VisualBasic 软件中编程设计控制器,所设计的控制器用于对该系统进行控制,在界面上同时可以实时监控到实际的跟踪情况。


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                2 系统工作原理: 通电完成后,油液经过油泵的压缩,再经由比例阀(三位四通阀)的控制,最终经过输油管进入无杆腔 A 和有杆腔 B 内。由于 A、B两腔室内进油量不同,使得活塞两头产生压力差,此压力差会推动活塞的运动,进而带动负载的运动。进一步设计控制器使得滑块尽可能的按照给定期望信号动作。位移传感器将检测到的负载的位移信号经由数据采集卡中的 A/D 转换传递到给计算机,用于控制器设计。将设计得到的控制器再经由数据采集卡通过 D/A 转换传送至比例阀,通过控制比例阀的开度来控制滑块的位置,从而实现了该系统的闭环控制。实验中使用 Visual Basic 软件实现编程控制。用户界面设计在计算机屏幕上,该界面显示有效负载位置和参考信号等,同时提供了选择输入信号类型,参数设置等选项。



                液压位置伺服系统工作过程中通过控制比例阀的开度来控制流入液压缸两个腔室的油液流量,使得两腔室产生压力差带动负载运动。该系统的数学模型是由比例阀流量方程、压力动态方程以及系统运动学方程这三部分所组成的。假设供油压力的值是固定不变的,且回油压力的值为零。则比例阀流量方程表示。 忽略比例阀的时滞和非线性特性,则阀芯位移与比例阀输出电压u之间的关系可以表示。 忽略液压缸管道内的摩擦损失以及外部泄漏,根据流经腔 A 和腔 B 的流量,得到压力动态方程。系统运动学方程为:a1 b2 p L。 由于非对称液压缸腔室 A 和腔室 B 之间的有效横截面积不同,因此当负载沿不同方向移动时,系统数学模型会有所不同。故定义负载压力, 忽略额外负载力LF ,则该伺服系统的非线性模型可以表示。 定义系统状态变量 。将摩擦和其它未建模因素均视为干扰,考虑比例阀不准确零点,然后对机理模型进行线性化处理,最终得到考虑比例阀不准确零点的液压位置伺服系统状态空间表达式。 其中,1 2 3a,a,a 为具有时变特性的未知参数,b 决定系统未知的控制方向,u 为比例阀不准确零点,d 为包含摩擦及未建模动态的内部和外部扰动。



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