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、動態(tài)分析。基于Simulink工具箱設(shè)計出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)簡單等特點，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)計過程中，基于Matlab軟件，能快速準(zhǔn)確地完成系統(tǒng)的靜、動態(tài)分析，提高了設(shè)計效率，并根據(jù)分析結(jié)果，采用Simulink工具箱，設(shè)計出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)計的電液力伺服系統(tǒng)實驗平臺主要由個人計算機、伺服閥、液壓缸、測力傳感器、受力對象、傳感器信號單路放大器和數(shù)據(jù)采集卡所組成。給系統(tǒng)輸入負載力后便開始工作，使液壓缸活塞桿輸出負載力。該力由測力傳感器檢測，轉(zhuǎn)換為電壓信號，由數(shù)據(jù)采集卡進行A/D轉(zhuǎn)換后反饋到計算機中，與指令電壓信號進行比較，計算機根據(jù)電壓偏差來計算當(dāng)前電壓控制量，進行D/A轉(zhuǎn)換后來驅(qū)動電液伺服閥，以伺服閥開口方向和大小來控制進入液壓缸的液壓油的多少及方向，并作用在活塞桿上，從而使輸出力達到期望值。圖1為電液力伺服控制系統(tǒng)的總體框圖。