舉升臺液壓設計及仿真研究

李亨濤

（寶雞文理學院，陜西 寶雞 721000）

舉升臺液壓設計及仿真研究

李亨濤

（寶雞文理學院，陜西 寶雞 721000）

文章針對舉升臺在作業時液壓缸同步問題，分析了幾種常用液壓同步系統，選擇比例閥同步的方式對作為液壓系統的同步控制，利用AMEsim軟件對液壓系統進行了仿真，結果顯示該液壓系統滿足工作要求。

舉升臺；液缸同步；AMEsim

舉升臺用于垂直高度的物體的升降，采用兩個液壓缸作為整個工作臺的驅動裝置。該裝置能夠根據工作需要進行高度調節。由于液壓元器件的本身制造造成的泄露、摩擦力等原因，會使液壓缸產生無法同步，造成舉升平臺的爬行現象，影響作業效果。針對液缸不同步問題，本文分析對比了幾種常見的液壓同步系統，最后采用比例閥實現兩個液壓缸的同步。

1 幾種常用的同步系統

分流集流閥同步系統是采用分流集流閥進行分流集流的一種控制方式，可控制兩個液壓缸實現同步，使用簡單，但是最大缺點是其同步控制精度不高，油缸的運行速度受到閥門流量的限制，而且容易損壞[1]。

串聯液壓缸同步系統是采用兩個液壓缸首尾串聯的方式，實現兩個液壓缸的同步，這種同步方式，需要兩個液壓缸的作用面積相等，才能保證兩個液壓缸的同步，但是由于制造的誤差，以及內部泄露等原因影響其同步性，需增加補油裝置。

比例方向閥同步系統是根據位移傳感器的反饋信號，連續地控制閥口開度，當出現位置偏差，比例放大器得到一控制信號，調整比例閥開口，使之朝減小偏差的方向變化，直到偏差消失，因此這是一個位置閉環控制系統。控制精度取決于位移傳感器的檢測精度及比例閥的響應特性，理論上該回路沒有累積誤差。

舉升平臺承受的最大載荷為150 kN，最大行程為125 mm，在起升過程中能夠根據需要進行垂直方向的精確移動，對于兩個液壓缸的同步性要求較高，所以采用比例方向控制閥進行整個液壓系統的同步控制。

2 工作原理

液壓泵為整個系統提供液壓動力油，液壓油通過換向閥，分流到兩個比例方向控制閥2和4，控制采用“主從方式”，即以位移傳感器測得的液壓缸1的數據作為數據標準，兩個液壓缸位移進行比較從而控制器電磁閥的控制口的大小。液壓原理如圖1所示。

同步系統控制框如圖2所示，控制系統主要由3部分組成：負載環節、比例環節、控制環節。u為系統輸入，y1，y2為液壓缸輸出。液壓缸的實際位移y1，y2和系統的輸入目標位移u進行比較，得到的差值轉換為電流信號，通過控制器控制比例閥的閥芯的開度控制進入液壓缸的流量，相應的液壓缸的活塞桿也會輸出成比例的位移輸出，只要給定位移信號和實際位移存在差值，偏差信號就會通過控制比例伺服閥換向閥芯動作調整，直到目標位移和輸出位移達到平衡，實現兩個液壓缸同步的目的[2]。

圖1 液壓原理

圖2 同步系統控制框

3 系統仿真分析

3.1 仿真模型建立

AMESim軟件是應用較為廣泛的液壓仿真軟件，仿真結果可以為系統設計提供較好的數據支持，隨著液壓技術的發展，液壓仿真軟件利用AMESim對液壓系統進行建模，對液壓缸的運動情況進行仿真，液壓系統仿真模型如圖3所示[3]。

圖3 主從缸位移誤差

3.2 參數設置及結果分析

對AMEsim各元器件進行參數設定[4]，如表1所示。

續表1

液缸速度曲線如圖4所示，從圖中可以看出，兩個液壓缸的速度曲線在起步階段出現波動，10 s后兩個液壓缸的運動速度幾乎一致，速度穩定沒有出現振動，主從缸位移同步效果明顯，運動基本趨于重合，滿足設備的動作要求。

圖4 液缸速度曲線

4 結語

本文通過建立雙缸舉升平臺的液壓系統，通過利用簡單的PID控制，實現了兩個液壓缸的同步運動，避免了兩個液壓缸不同步造成設備出現爬行現象的問題。最后利用AMEsim軟件對整個液壓系統進行仿真，從仿真結果可以看出該液壓系統能夠消除液壓元件自身制造時帶來的不同步問題，實現了較高精度的同步控制。

[1]張利平.液壓氣動系統設計手冊[M].北京：機械工業出版社，1997.

[2]張志偉，張福波，王國棟.一種雙液壓缸同步控制方法及其仿真研究[J].機床與液壓，2003（3）：232-239.

[3]孫靜，王新民，金國舉.基于AMEsim的液壓位置控制系統動態特性研究[J].機床與液壓，2012（11）：120-122.

[4]付永領，齊海濤.LMS Imagine Lab AMEsim系統建模和仿真實例教程[M].北京：北京航空航天大學出版社，2011.

Study on design and simulation of hydraulic lifting platform

Li Hengtao
（Baoji University of Arts and Sciences, Baoji 721000, China）

In this paper, aiming at the problem of hydraulic cylinder synchronization in lifting platform, several common hydraulic synchronous systems are analyzed, and the synchronous control of proportional valve is selected as the synchronous control of hydraulic system. The hydraulic system is simulated by AMEsim software, the results show that the hydraulic system meets the working requirements.

lifting platform; hydraulic cylinder synchronization; AMEsim

李亨濤（1989— ），男，陜西西安，碩士，助教；研究方向：機電控制。