2
s2
2.834 2 0.866 1 2 s s s 1 2 14 .726 14 .726
正常参数时的ωc=2.78， ωh=14.8，Kg=19.1
增大Ki
正常参数
C (s) 4.611 R( s) 1 2 0.866 2 s 14 .726 2 s 14 .726 s 1
斜坡输入1
正弦输入
正弦输入，幅值5，频率1
正弦输入，幅值5，频率2.95
3 液压系统原理
压力传感器2
伺服缸
压力传感器3
平衡阀 电磁换向阀
蓄能器
电液伺服阀 压力传感器1
流量计2
流量计1 精滤器 电磁溢流阀
电机泵组
M
粗滤器 精滤器
4 系统控制原理
数据采集
参考输入
控制器
数模转换
功率放大
伺服阀
伺服缸
K i 73.746 KV 2.834 K d 1 26.022
K d1 h 代入系数得到 K d 1 26 .022 14 .726 h a a 0.12 (b K d 2 ) (b K d 2 ) (0.2 2.861) h h 0.866 2 K d1 a 2 K d 1 a 2 26.022 0.12
mmax 为能量输出单元在线 性范围内的最大值
r0,ml 为输入信号在线性范 围内的最大值
阶跃输入2.5
阶跃输入5
阶跃输入9
阶跃输入12
系统开环传递函数
KV C (s) R(s) 1 2 2 h s 2 s s 1 h h
Ki KV K d1
2）阀控缸微分方程
负载流量线性化方程
qL K q xV K c pL
流量连续性方程
Vt dpL dxP qL AP CtP pL dt 4 e dt
忽略阀腔和管道总容积，油液的压缩性影响忽略
dxP qL AP CtP pL dt
液压缸活塞的动力学平衡方程
d 2 xP dxP F AP pL mt BP FL 2 dt dt
3）缸输出位移对伺服阀输入电信号的传递函数
AP K q K SV X P (s) 2 E ( s ) ( K c CtP )mt s 2 ( AP K c BP CtP BP ) s
或写成：
X P ( s) 1 2 E ( s) as bs
2 伪微分反馈控制算法
对输出信号C 微分的积分仍是C，这就说明没有必要对C 进行微分
泵 出 口 流 量
进 入 缸 力 量
光 力 栅 位 信 移 号 信 号
切 换 阀 得 电 信 号
加 载 阀 得 电 信 号
吸 口 粗 滤 器 堵 塞
出 口 精 滤 器 堵 塞
回 油 精 滤 器 堵 塞
阶 跃 信 号
正 弦 信 号
斜 坡 信 号
第一组
第二组
第三组
第四组
第五组
要求：1、实验目的 1、求出PDF三个控制参数
测量反馈
R C -
ki D
M -
D/A
功放
伺服阀
伺服缸
kd1 kd 2 D
光栅尺
PCI-1712实物照片
AI0
AO0
压力传感器1
AGND AI1 AGND
10uf
AGND
伺服 放大器
220uf 220uf
压力传感器2
AI2 AGND
压力传感器3
AI3 AGND
220uf
流量传感器1
AI4 AGND
●
XD24 COMD XP24
COMP XP5 YHYH+ YSYS+
F X 2 n 1 H C
液压伺服试验台
数据采集模块
数据处理模块
控制模块
模 拟 量
脉 冲 量
开 关 量
软 件 滤 波
模 拟 量 输 出
图 形 显 示
P D F
P I D
泵 出 口 压 力
缸 A 口 压 力
缸 B 口 压 力
电液位置伺服控制系统实验
1、电液位置伺服控制系统的数学模型
1）伺服阀的传递函数 假定伺服阀的频宽较高，系统的固有频率较窄， 伺服阀的输入和阀芯位移之间近似看成一个比例环 节 X V ( s) K SV E ( s)
•当伺服阀的频宽与液压固有频率相近时，伺服阀可近似看成二阶振荡环节 •当伺服阀的频宽大于液压固有频率（3~5倍）时，伺服阀可近似看成惯性环节 •当伺服阀的频宽大于液压固有频率（5~10倍）时，伺服阀可近似看成比例环节
串口 编程线 计算机
●
COM
●
X0 24+ X1
X2 X3
X4 X5
X6 X7
B12+ ● ● ● ● ●
L
N
FX2n-16MR
● ● SB3 加载 YV1 HL3 24VGND +24V YV2 HL4
Y0 Y0 Y1
Y1 Y2
SB4 切换
Y2 Y3
Y3 Y4
Y4 Y5
Y5 Y6
Yห้องสมุดไป่ตู้ Y7
Y7
●
数据线
增大Kd1
正常参数
C (s) 2.107 R( s) 1 2 0.747 2 s 17 .078 2 s 17 .078 s 1
Kd1变大为35
Kd1变大，ωc=2.1<2.78， ωh=17.1>14.8 ，Kg=21.8>19.1
减小Kd1
3 1 3 1 10 1 2 mmax 2 ki 9.032 r 9.032 0.12 5 73 .746 a 0,ml m 10 k d 1 13.011 max 13 .011 26.022 r0,ml 5 1 a mmax 2 b 6.248 0.12 10 0.2 2.861 k d 2 6.248 r 5 0,ml
220uf 220uf
流量传感器2
AI5 AGND AI6 AGND
P C I 1 7 1 2 板 卡
PCI总线
计算机
220uf 220uf
力传感器
+24V 24VGND
AI7 AGND
Fx2n-16MR可编程控制器照片
+5V GND
A相 B相
LE-250
KP1 KP2 KP3
BGND
AGND
A12+ AA24+ A5+ B24+ BB5+ XD5
Ki变大为120
Ki变大，ωc=4.39>2.78， ωh=14.8不变，Kg=15<19.1
减小Ki
正常参数
C (s) 1.537 R( s) 1 2 0.866 2 s s s 1 2 14 .726 14.726
Ki减小为40
Ki变小，ωc=1.53<2.78， ωh=14.8不变，Kg=24.5>19.1
正常参数
C ( s) 3.687 R( s) 1 2 0.988 2 s 12.912 s 12 .91 s 1
Kd1减小为20
Kd1变小，ωc=3.45>2.78， ωh=12.9<14.8 ，Kg=16.8<19.1
增大Kd2
正常参数
C (s) 2.834 R(s) 1 2 0.99 2 s s s 1 2 14 .726 14.726
2、用Simulink作出时域响应曲线，并改变参数，体会参数变化对响应的影响
3、绘制开环伯德图，理解ωb、ωc、Kv的关系，提高频率响应的方法 4、实物电液位置伺服系统的构成、原理、步骤 5、实物电液位置伺服系统时域响应性能
Ki C (s) R ( s ) s[as2 (b K d 2 ) s K d 1 ] Ki K d1 1 s K d1 a (b K d 2 ) 2 2 K d1 a K d1 a s 1


R

E
ki s

L
1 as 2 bs
C
k d1 kd 2 2 1 s s ki ki
微分反馈控制方框图
FCE
R E

ki B1 M1 s
M2
L
1 as 2 bs
C
k d1 k d 2 s
伪微分反馈控制方框图
3 1 1 2 m max 2 k i 9.032 r a 0, ml m max k d 1 13.011 r0, ml 1 a m max 2 b k d 2 6.248 r 0, ml
Kd2变大为3.3
Kd2变大，ωc=2.78不变， ωh=14.8不变，Kg=20.4>19.1
减小Kd2
正常参数
C (s) 2.834 R( s) 1 2 0.226 2 s 14 .726 2 s 14 .726 s 1
Kd2减小为0.6
Kd2变小，ωc=2.95基本不变， ωh=14.8不变，Kg=7.51<19.1