基于AMESim的摩擦性能試驗臺閉環(huán)力控制系統(tǒng)研究

王公濤，王野牧

(沈陽工業(yè)大學 機械工程學院，沈陽 110870)

0 引言

摩擦性能試驗臺是測量液壓離合器以及離合器摩擦片性能的試驗臺，其中液壓控制系統(tǒng)是試驗臺完成功能的關鍵部分，控制其動作，實現(xiàn)離合器的制動。而關鍵部分的設計要求是額定加載力為6 t，控制精度在1.0%。

1 試驗臺液壓系統(tǒng)工作原理

圖1是摩擦性能試驗臺液壓控制系統(tǒng)原理圖。采用輸出壓力較高的定量軸向柱塞泵，液壓油經(jīng)過液壓泵加壓后，一路經(jīng)過電磁換向閥控制離合器，另一路經(jīng)過比例伺服閥控制液壓缸，液壓缸內有內置傳感器可以保證傳感器測量的準確性。液壓缸試驗臺中的液壓離合器是通過電磁換向閥7控制，液壓缸由比例伺服閥15，力傳感器18等構成閉環(huán)力控制系統(tǒng)。減壓閥是為了使得壓力平穩(wěn)，減小振動；溢流閥10為安全閥。圖中兩個冷卻器為耐高溫的風式冷卻器，串聯(lián)使用，為了降低液壓油回油箱的溫度。

2 液壓控制系統(tǒng)AMESim建模與仿真

2.1 比例伺服閥的仿真模型

比例伺服閥的各項指標會直接影響系統(tǒng)壓力控制的控制精度、響應時間和穩(wěn)定性，為了更好地對液壓系統(tǒng)進行建模與仿真，需對比例伺服閥進行建模與仿真，使其更接近與實際所選用產(chǎn)品的參數(shù)值。運用AMESim軟件建立比例伺服閥的仿真模型，如圖2所示。然后對此模型進行動靜態(tài)仿真，使其與真實的伺服閥的技術指標相符，最后得到比例伺服閥的模型設置參數(shù)，如表1所示。

圖1 摩擦性能試驗臺液壓控制系統(tǒng)原理圖

圖2 伺服比例閥的仿真模型

參數(shù)名稱數(shù)值二階振蕩阻尼系數(shù)0.7摩擦系數(shù)500閥芯直徑/mm 10閥芯頂部直徑/mm 5槽數(shù)2槽寬/mm1.3槽深/mm 2最大流動系數(shù)0.68閥芯位移/mm0.4正開口量/mm0.15

2.2 建立控制系統(tǒng)仿真模型

控制系統(tǒng)的仿真模型如圖3所示，由指令信號、放大器、比例伺服閥、力傳感器構成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制液壓缸活塞缸的輸出。另外在力傳感器上加上干擾信號，在比例伺服閥上加死區(qū)和滯環(huán)參數(shù)，形成一個完整地閉環(huán)系統(tǒng)。

2.3 控制系統(tǒng)的的特性分析

實驗臺的主要控制參數(shù)是加載力，通過加載力控制液壓缸的壓力。如圖4所示，是加載額定力6 t時，伺服油缸的壓力曲線圖，但是技術所要求的壓力在20 MPa，由圖中可以看出，系統(tǒng)沒有達到要求，并且控制精度也沒有達到標準。

圖3 系統(tǒng)仿真模型

圖4 未加PID位移曲線

為了消除誤差，增加PID校正環(huán)節(jié)，經(jīng)過多次調整參數(shù)之后，將PID的參數(shù)設置為P=6，I=248，D=0.28,得到仿真曲線如圖5所示?；钊麠U的壓力達到20 MPa，并且達到控制系統(tǒng)的要求。

圖5 加入PID校正環(huán)節(jié)壓力曲線

3 結束語

(1)仿真結果顯示此液壓控制系統(tǒng)的原理方案是可行的，能夠滿足設備的技術要求；(2)采用比例伺服閥對其液壓缸進行控制并建立數(shù)學模型然后對其系統(tǒng)進行總體的控制的思路是可行的；(3)仿真采用PID進行校正，使得液壓缸在滿足力閉環(huán)控制系統(tǒng)的情況下，滿足系統(tǒng)要求，提高了力控制的準確性。

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