基于电液伺服的位置控制系统设计与仿真分析
电气工程中电液伺服系统的建模与控制
电气工程中电液伺服系统的建模与控制电液伺服系统在电气工程中扮演着重要的角色，它是将电力和液压技术相结合的一种控制系统。
本文将探讨电液伺服系统的建模与控制方法，旨在帮助读者深入了解该系统的原理和应用。
1. 引言电液伺服系统是一种将电力与液压技术相结合的控制系统，它具有快速、精确以及大扭矩输出的特点，广泛应用于工业自动化领域。
该系统通常由液压执行机构、液压装置、电机、传感器以及控制器等组成。
2. 电液伺服系统的建模电液伺服系统的建模是理解系统行为和进行控制设计的重要基础。
一般来说，电液伺服系统的建模可以分为力平衡模型和压力平衡模型两种。
2.1 力平衡模型力平衡模型是基于力学平衡原理建立的，它通过分析液体在液压缸内的流动以及液压缸和负载之间的力平衡关系来描述系统行为。
该模型主要考虑了负载的机械特性以及阀门的开度对液体流量和压力的影响。
2.2 压力平衡模型压力平衡模型是基于流体的压力平衡原理建立的，它通过分析液体在液压缸内的流动以及阀门的开度对液体流量和压力的影响来描述系统行为。
该模型不考虑负载的机械特性，主要关注液体流动的特性以及阀门对压力的调节。
3. 电液伺服系统的控制电液伺服系统的控制主要包括位置控制、速度控制和力控制三种。
在控制设计中，通常使用比例积分微分（PID）控制器或模糊控制器来实现系统性能的改善。
3.1 位置控制位置控制是电液伺服系统中最常见的一种控制方式。
它通过控制液压缸的位置来实现对负载的准确控制。
在控制设计中，可以根据负载的特性选择适当的控制方法，如PID控制器或模糊控制器。
3.2 速度控制速度控制是电液伺服系统中实现对负载速度精确控制的一种方式。
在速度控制中，控制器通常根据传感器反馈的速度信号来调节液压缸的速度。
PID控制器常被用于速度控制中，通过调节比例、积分和微分参数来改善系统的响应性能。
3.3 力控制力控制是电液伺服系统中实现对负载施加特定力的控制方式。
在力控制中，控制器通常调节液压缸施加的力来满足特定的要求。
电液位置伺服控制系统实验
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
仿形刀架机液伺服控制系统设计与仿真分析
Ｇ ；１ ． Ｂ（ｔ ．５ ＋０ ，／ｅ ）．Ｐ ＝Ｉ ｍ １８ｄ ａ ２６ ｅ ０ ３ｒｄｓ ｅ ｅ ｍ ｎ ｆ
ｌ
～ —
—
～
— ～ — 一 ～
Ｆｅ ｕｎ ｙ （ ｄｓ ｃ ｒｑ ｅ ｃ ｒ ／ｅ ） ａ
图 ４２ 系统 开环 Ｂ ｄ ． ｏ ｅ图
数 控 技术
仿真结果表 明， 液压 缸有效面积Ａ， 粘性阻尼系数Ｂ 液压 缸的总泄 、 漏系数 ， 油液 弹性 模量 以及负载 对系统输 出的影响很小 ， （） 可 以忽略不计 ， ７ 但仿 形刀架的刚度Ｋ 系统 输出有一定的影响 。 对 １ ４２Ｂｏ ｅ图绘 制 与分析 ． ｄ
珥 ） ５、结 语 ０
通 过编程得到系统开环Ｂ ｄ 图如 图４ ２ ｏｅ ．。 由图４ ２ ．可见 ， ｍ＝ｌ ．ｄ Ｐ Ｇ １ ８ Ｂ， ｍ＝＋∞ ， 两者均大于零 ， 进一步 Ｌｗ — ｍ 一 １ 墨 验证 了该 系统是稳定的 ， 而且得到 了该系统 的幅值裕度 １ ． Ｂ， ８ｄ １ 从定量 的角度 获得了其稳定 的程度 。 ０ ｍ 啪 啪 啪
篇 Ｋ ＝
＝
、
Ａｙ
／
—
（ ８ ）
（ ９ ）
、
由闭环 传递函数可求 出其 开环 传递函数［： ７ ］
ｒｗ ｃ
Ｘｃ
：
—
ｃ ￣
３ ２／ ． ｔ
Ｇ 丽嵩 （ （
（ １ ２ ）
由以上各 式得 到 ：
、
等卅
）
茁露
由式（０ 可 见， １） 阀控缸总的响应输 出ｙｓ （ 是关于触头输入位移 ） Ｘ 和任意负 载外力 （） ｉ 输入 线性叠加 而成 。 其 中Ｐ 是负载压力 ， ｌ Ｐ ； 为液压缸的有效 面积， ０ Ｐ ＝Ｐ — Ａ Ａ＝ ． ０３５ Ｂ ０８ｍＬ 为粘性 阻尼系数 ， ＝ ．６ （ ｓ， Ｂ ００Ｎ／ｍ／）能源压力 Ｐ ＝ ０１ Ｐ ， ｓ ２＊＠ ａ 切削负载力 ＝３５ Ｎ， ８０ 刀架等效弹簧刚度Ｋ＝ ＊ ０Ｎ／ 杠杆参数 ４ １７ ｍ， ａ＝ｂ ， 压 缸有 效面 积Ａ ＝ ３８． １０—４ｍ ， 液 ５ 液压 油密 度 Ｐ＝Ｏ８ × ０ ｋ ｍ 液压油总的泄漏系数Ｃ ｅ × ０ （／／ ） ．６ １ ｅ ， ｄ ｃ ＝３ １ ／ Ｓ／ ， Ｙ 液压油动力粘度 ＝ｌ １ Ｐ Ｓ 活塞最大行程 ａｘ ０ ａ・ ， ＝０ １ ， ． ｌ 油 液弹 睦模量 口： × ０Ｐ ， ７ １ ａ 伺服阀面积梯度 Ｗ ＝ ．９ｍ， ００４ 刀架运动速度 ｖ Ｏ￣２ ／ ， ＝ ． ｍ ｓ伺服阀流量系数Ｃ ＝Ｏ６ 刀架等效质量ｍ＝ （ ， ａ ．， ２ 伺服阀 阀芯与阀套 间的径向间隙ｃ ＝ ，ｆ６ ５ ｌ ｍ。 由以上可知 ， 为输入系数 ， ＝ ．； ， ］ ５ 为反馈系数， ｒ］ ５ 由 ０ ＝ ．； ｏ 以 上数据 可 求得 ： ＿ ． ０２５ ， 增 益 Ｋ 一 ．２ ｓ流量 — 力 ００ ４３ｍ３ ０ 流量 ２７ｍ／ ， 压 增益 ． １６ ＿ｍ ／Ｐ ・， ＝ ．５ １ “ ３（ａＳ 因为 的理论值—般都小于实际值， Ｘ０ ） 为 此取 ＝ －ｍ （ａｓ， ２Ｘ１ ／Ｐ ・ 代人数据 ， ０Ｏ ） 得到系统闭环传递 函数 ：
电液伺服系统的建模与控制
电液伺服系统的建模与控制1. 引言电液伺服系统是一种广泛应用于工业控制领域的系统，它可以通过控制液压执行器的输出来实现对机械运动的精确控制。
本文将介绍电液伺服系统的建模与控制方法，以帮助读者更好地了解和应用这一技术。
2. 电液伺服系统的概述电液伺服系统由液压执行器、电液伺服阀、传感器和控制器等组成。
液压执行器负责将液压能转化为机械能，电液伺服阀负责控制液压执行器的动作，传感器用于反馈系统状态信息，控制器根据传感器的反馈信息对电液伺服阀进行控制。
3. 电液伺服系统的建模建模是控制系统设计的第一步，对于电液伺服系统也是不可或缺的。
电液伺服系统的建模既可以基于理论模型，也可以基于实验数据进行。
3.1 理论模型在理论模型建模中，我们需要考虑液压执行器、电液伺服阀和控制器的动态特性。
液压执行器的动态特性可以用惯性、摩擦、密封等参数来描述。
电液伺服阀的动态特性可以用阀门的流量-压力特性和阀门饱和现象来描述。
控制器的动态特性通常可以用传统的PID控制算法进行建模。
3.2 实验模型在实验模型建模中，我们需要通过实验得到系统的频率响应和传递函数，并将其转化为数学模型。
这种方法对于实际系统的建模更加准确，但也需要大量的实验数据和较高的技术要求。
4. 电液伺服系统的控制控制是电液伺服系统中最关键的环节之一。
常用的电液伺服系统控制方法有位置控制、速度控制和力控制等。
4.1 位置控制位置控制是电液伺服系统中最基本的控制方法之一。
通过控制电液伺服阀的输出来控制液压执行器的位置。
传感器将执行器的位置信息反馈给控制器，控制器根据反馈信息进行调节，使得系统实现期望的位置跟踪。
4.2 速度控制速度控制是电液伺服系统中常用的控制方法之一。
通过控制电液伺服阀的输出来控制液压执行器的速度。
传感器将执行器的速度信息反馈给控制器，控制器根据反馈信息进行调节，使得系统实现期望的速度跟踪。
4.3 力控制力控制是电液伺服系统中一种高级的控制方法。
电液伺服PID位置控制系统的仿真研究_刘志刚
在 ＡＭＥＳｉｍ 中分别 建 立 泵 控 液 压 缸 分 段 ＰＩＤ 位 置控制系统仿真模型如图３所示。
图３中系统分为液压回路部分和信号处理部分。 液压元件部分包 括：变 量 马 达、定 量 泵、滤 网、单 向 阀、 三位四通换向阀、弹 簧 止 回 阀、液 压 缸、负 载、溢 流 阀、 位移传感器等。通过位移传感器检测液压缸位置值， 与给定阶跃信号目标 值 的 差 值 作 为 ＰＩＤ 信 号 输 入 源， 经 ＳＷＩＴＣＨ０１（分段点）判 断 位 置 信 号，进 行 相 应 ＰＩＤ 运算，运算结果经 Ｄ／Ａ 转换后，作为变量马达输入，驱 动定量泵工作。其仿真参数如表１所示。
中 ，第 三 段 取 值 越 小 ，最 终 仿 真 结 果 越 大 。 为了验证分段点１对电液伺服泵控分段 ＰＩＤ 液 压
缸位置控制的影响，设分段点２为 Ｘ２＝２ｍｍ，分 段 点 １ 分别取 Ｘ１＝１４０ｍｍ、１４５ｍｍ、１５０ｍｍ 进 行 模 拟 仿 真，测 试所得液 压 缸 位 移 仿 真 特 性 曲 线 如 图 ６ 所 示。 由 图 ６ 可见，分段点 Ｘ２＝２ｍｍ，分段点１分别为 Ｘ１＝１４０ｍｍ、 １４５ｍｍ、１５０ｍｍ 时，液压缸位移仿真曲线近似重合，故分 段点１对分段 ＰＩＤ 位置控制系统近似无影响。
２０１６ 年
２ 基于 ＡＭＥＳｉｍ 泵控液压缸位置控制仿真
ＰＩＤ 调节器及其改进型是在工业过程控 制 中 最 常 见的控制器［１２］。ＰＩＤ 控制算法
ｋ
∑ ｕ（ｋ）＝ＫＰｅ（ｋ）＋ ＫＩ ｅ（ｊ）＋ＫＤ［ｅ（ｋ）－ｅ（ｋ－１）］ ｊ＝０ （１）
式中：ｕ（ｋ）———ｋ 时刻 ＰＩＤ 控制器输出的控制量； ＫＰ ———比例系数； ＫＩ——— 积 分 系 数 ； ＫＤ ———微分系数； ｅ（ｋ）———ｋ 时刻的位置偏差。
电液位置伺服系统实验
电液伺服系统实验指导书南京航空航天大学能源与动力学院2005.6.25目录实验一、电液位置伺服系统演示实验 (2)实验二、电液位置伺服系统校正装置设计 (3)实验一电液位置伺服系统演示实验一、实验目的1.掌握电液位置伺服系统的基本组成和工作原理；2.观察不同输入信号下，液压缸的输出位移的变化及采集到数据的大小；3.观察电液伺服阀，液压缸的外形，掌握其工作原理，和特点；4.了解计算机数据采集系统的构成。
二、实验仪器设备1.发动机控制系统含实物仿真测控柜；2.液压伺服系统油源车；3.位置模拟回路三、实验原理1.电液位置伺服系统方框图2. 电液位置伺服系统油源及阀控液压缸部分实验原理图位移传感器四、实验步骤1.打开发动机控制系统含实物仿真测控柜位置控制器电源；2.启动增压泵，给系统供油；3.在位移控制器上给定不同的指令信号，观察液压缸的输出位移，和测控柜的输出结果。
实验二：电液位置伺服系统校正装置设计一、实验目的1． 应用频率校正法，对给定系统进行滞后校正装置设计，以满足所提出的性能指标要求，验证设计的正确性； 2． 掌握电液伺服系统的基本传递函数形式。
二、实验仪器设备计算机一台 三、设计任务与要求1．已知阀控缸电液位置控制系统如图所示，负载质量M 作直线运动，已知负载工况为行程m 5.0pmax =x ；kg 1000=M ;干摩擦力N 2000f =F ；负载最大速度m/s 10*102max -=v ；负载最大加速度2m/s 2.2=a 。
能源压力为bar 63s =p ；最大输入信号电压V 5i =e ；油液容积弹性模数28e N/m 10*10=β。
选用的电液伺服阀的数据为：频率-1vs s 600=ω，阻尼系数5.0vs =ζ；阀的流量增益/s)/A(m 10*44.433vs -=K ；压力流量系数s)/(N m 10*4312c ⋅=-K 。
再取反馈增益为V/m 10f =K ，试设计液压缸的活塞面积，进而确定液压缸的传递函数，并设计伺服放大器的增益a K ，使系统的相角裕度︒≥45'γ；幅值裕度dB 10'≥h 。
基于AMESim的阀控液压缸电液伺服系统仿真
流信号， 输出信号 为阀芯的位移 。 在该 系统里， 服阀的动态 伺 响应为二阶振荡环节 ， 其传递函数可用二 阶环节表 示：
Ｇ— Ａ） Ｘｓ １
１电 伺 阀 传 函 ．液服的递数 １
采 用电液伺服阀控制 液压 缸的运动， 电液伺服阀的输 出 式（ 中： ｖ） １ ｘ（ ） ｓ
ｇｎ ｅｉｇ ｄ ｓｇ ｉｅ ｒ ｅ ｉ ＡＭＥＳｍ ｅ ｉｒｍｏ ｅｉｇ ｓ ｆ ｒ ａｖ ｏ ｔｏ ｙ ｒｕｉ ｙｉｄ ｒｅｅ ｔｏｈ ｄａ ｌ ｅｖ ｙ ｔｍ ｏ ｅｉｇａ ｄ ｎ ｎ ｉ ｓｎｏ ｄ ｌ ｏ ｗａｅｔ ｖ ｌｅｃ ｎｒ ｌ ｄ ａ ｌ ｃ ｌ ｅ ｌｃｒ—ｙ ｒｕｉ ｓｒｏ ｓ ｓｅ ｍ ｄ ｌ ｎ ｎ ｔ ｏ ｈ ｃ ｎ ｃ ｎ
师从繁琐的数学模型 中解放 出来， 从而专注于物理 系统 本身
的设计 。
１
Ｙ—
ＩＩ Ｊ
图一 阀控 液压 缸电液伺服系统工作原理 图
信号能迅速跟 随输入信号 的变 化而变化。 的输入 信号为
图一是阀控液压缸伺服 系统工作原理 图， 液压泵 出口的 液压油 经单 向阀 、 能器 、 蓄 电磁换 向阀流入液压缸 。 过电磁 通
一 一
：
．
．
一 ’
一
’
一
ｃ ａ ｃｅ ｉｔ ｓａ ａｙ ｅ ． ｈ ｒ ｔｒ ｉ ｗａ ｎ ｌ ｚ ｄ ａ ｓｃ
・ ：：
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｅ ｔｏ ｈ ｄ ｕ ｉ ｅ ｖ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔ ｍ； ｌｅＣｏ ｔｏ ｄ ａ ｌ ｌ ｄ ｒ Ｄｙ ａ ｃ Ｃ ａ ｃｅ ｓｉｓ ｙ ｒ ｓ Ｅｌｃ ｒ — ｙ ｒ ｌ Ｓ ｒ ｏ Ｃｏ ｔ ｓｅ Ｖａｖ ｎ ｌ ａ ｃ ｏＳ ｒ Ｈｙ ｒｕ ｉ Ｃｙ ｉ ｅ ； ｎ ｍｉ ｈ ｒ ｔｒ ｔ ｃ ｎ ａ ｉ ｃ
基于AMESim软件的三级电液伺服阀建模与仿真
基于AMESim软件的三级电液伺服阀建模与仿真作者：刘小初摘要: 介绍三级电液伺服阀的结构原理, 利用AMESim仿真软件对三级电液伺服阀建模,依据国外标准产品设置模型的各项参数并进行仿真, 仿真结果验证了建模的正确性, 从而为三级电液伺服阀结构参数和控制参数的优化设计提供了条件。
关键词: 三级电液伺服阀; 模型; 仿真三级电液伺服阀具有大流量和高响应等特点, 在六自由度运动模拟器、振动试验台和负载加载器等高性能设备上得到了广泛的应用。
但三级电液伺服阀的关键技术目前还掌握在少数国外厂商手里, 如美国的MOOG公司和德国的REXROTH公司等, 其产品已经标准化和系列化。
国内对三级电液伺服阀的研究目前还处在试验探索阶段。
虽然国内也有少数厂家能生产三级电液伺服阀, 但阀的各项性能指标都与进口阀有差距。
这主要是因为在阀的结构参数和控制器参数优化设计、材料性能、制造工艺和检测手段等方面与国外厂商还有较大差距。
国内学者需要在这些方面进行深入的研究, 从而掌握三级电液伺服阀的关键技术。
三级电液伺服阀包括先导阀、功率滑阀、位移传感器和伺服控制器。
笔者根据三级电液伺服阀的结构原理, 运用新型仿真软件AMESim对其进行建模, 依据国外标准产品的参数来设置模型的各项参数并进行仿真, 根据仿真结果来验证所建模型的正确性, 从而为阀的结构参数和控制器参数的优化设计提供了条件。
1 三级电液伺服阀原理三级电液伺服阀是为了满足大流量要求而出现的一种先导式电液伺服阀, 其结构原理如图1所示, 结构方框图如图2所示。
它由一个小流量的双喷嘴挡板式力反馈式二级伺服阀(先导阀)、功率滑阀、位移传感器和伺服控制器组合而成。
功率滑阀由先导阀驱动,通过位移传感器检测功率滑阀阀芯位移并反馈到伺服控制器构成位置闭环, 以实现阀芯位移与输入信号成比例变化, 因输出流量与阀芯位移成比例, 从而使得三级电液伺服阀的输出流量与输入信号成比例关系。
2 三级电液伺服阀建模2.1 仿真软件AMESim介绍AMESim是法国IMAGINE公司推出的基于键合图的液压和机械系统建模仿真及动力学分析软件。
LabVIEW对电液伺服系统的在线控制和仿真的开题报告
LabVIEW对电液伺服系统的在线控制和仿真的开题报告1. 研究背景电液伺服系统是一种将电子技术、流体力学和机械工程相结合的高精度控制系统，广泛应用于现代工业、军事和民用等领域。
随着控制技术的发展，实时控制和仿真技术在电液伺服系统中的应用越来越广泛，能够有效提高系统性能和可靠性。
LabVIEW是一款基于图形化编程语言的工程软件，不仅可以通过计算机进行实时在线控制，还能够进行多种仿真模拟，因此在电液伺服系统的在线控制和仿真中得到了广泛应用。
本文旨在通过研究电液伺服系统的在线控制和仿真，深入探讨如何利用LabVIEW软件实现该系统的优化控制和性能评估。
2. 研究内容（1）电液伺服系统的原理及控制方法研究对电液伺服系统的结构和工作原理进行详细介绍，阐述其控制方法和控制策略，分析其特点和存在的问题。
（2）基于LabVIEW的电液伺服系统的建模和仿真利用LabVIEW软件构建电液伺服系统的仿真模型，并进行性能评估和实时控制。
通过仿真分析和优化控制，提高电液伺服系统的控制精度和稳定性。
（3）基于LabVIEW的电液伺服系统的实时控制利用LabVIEW软件实现电液伺服系统的实时控制，构建闭环控制系统，并进行系统参数调节和控制算法优化，以提高系统响应速度和跟踪误差以及消除系统振荡等问题。
（4）实验研究及结果分析通过实验对比，验证实时控制和仿真模拟结果的正确性和有效性，并对实验结果进行分析和总结，探讨电液伺服系统的控制优化策略和研究方向。
3. 研究意义本研究的意义在于：（1）通过实验和仿真，深入研究了电液伺服系统的控制原理、技术和方法，提高了工程技术人员对该系统的理解和掌握；（2）探讨了LabVIEW软件在电液伺服系统在线控制和仿真中的应用，提高了实时控制和仿真模拟的效率和精度；（3）提出了电液伺服系统的优化控制策略和研究方向，为系统的进一步发展和应用提供了参考和指导。
4. 研究方法（1）文献调研法：通过查阅相关文献和资料，了解电液伺服系统的原理和控制方法，收集和整理相关实验数据；（2）实验研究法：通过实验平台搭建和实验数据采集，验证仿真模拟结果的正确性和有效性；（3）LabVIEW软件开发法：通过LabVIEW软件的模块化开发和嵌入式系统设计，实现电液伺服系统的在线控制和仿真模拟。
电液伺服系统的建模与控制
电液伺服系统的建模与控制电液伺服系统是一种利用电液转换器将电气信号转化为液压驱动力控制机械系统的方法。
它在机械系统精密控制中具有非常重要的地位。
本文将介绍电液伺服系统的建模和控制方法。
1. 电液伺服系统的模型建立电液伺服系统的建模是在液压部分和电气部分的模型之上进行的。
液压部分的模型通常包括油液系统和液压执行元件，如液压缸、液压马达等。
电气部分则包括电气控制器、电机和传感器。
1.1 液压系统的模型液压系统的模型可以包括两级建模，即液体动力学和液压执行元件建模。
液体动力学建模通常根据爬升法或容积法，对压力、流量、速度等参数进行建模分析。
其中，爬升法可用于建立高精度弱非线性的流体动力学模型，容积法适用于建立低精度强非线性的流体动力学模型。
液压执行元件建模是通过分析液压执行元件的工作原理，对其液压特性进行数学建模。
例如，液压缸的模型可以根据柱塞面积、活塞活动范围、缸筒面积等参数构建。
1.2 电气系统的模型电气系统的模型涵盖了电气控制器、电机和传感器等部分。
电气控制器以闭环控制方式实现伺服控制。
在此基础上，我们通常将电动机哈密顿模型建立为一阶两端静差模型。
同时也可以采用Pade逼近方法将电机模型转换为有理分式模型，从而更加准确的描述电机动态。
传感器的模型建立依据其工作原理，例如，位置传感器的模型可以建立为位移与输出电压的函数关系。
在系统建模中，通常采用理想模型、一阶惯性模型等来建立传感器的模型。
2. 电液伺服系统的控制方法在电液伺服系统中，我们通常采用PID控制算法进行伺服控制。
PID控制是一种基于传统控制方法的强建模控制方法，对于线性和线性近似系统有较好的控制效果。
控制系统的目标是通过反馈控制实现输出结果的精确控制。
在反馈信号的加入后，控制信号将通过电液转换器驱动液压执行元件实现力、运动的控制。
在此基础上，我们可以采用自适应控制方法、模糊控制方法、神经网络控制方法等先进控制技术对电液伺服系统进行改进和优化，以适应不同的控制要求。
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基于电液伺服的位置控制系统设计与仿真分析
摘要：利用matlab软件中的动态仿真工具simulink建立了电液
伺服控制系统仿真模型，通过对该电液伺服控制系统进行仿真，给
出仿真结果，并详细地进行性能分析和研究，对于改进系统的设计
以及提高液压系统的可靠性都具有重要意义。
关键词：电液伺服 位置控制 设计 仿真分析
1、研究背景
电液伺服控制系统多数具有良好的控制性能，并具有一定的鲁棒
性，利用计算机对其进行仿真，无论对其性能分析，还是系统辅助
设计，都有重要的意义[1]。
本文利用matlab软件中的动态仿真工具simulink，构造了电液伺
服控制系统仿真模型，对其进行仿真，并详细地对其进行系统性能
分析。
2、系统的分析
图2.1为某数控机床工作台位置伺服系统的系统方框原理图。由于
系统的控制功率较小、工作台行程较大，所以采用阀控液压马达系
统。用液压马达驱动，通过滚珠丝杠装置把旋转运动变为直线运动。
(如图2.1)
工作台负载主要由切削力、摩擦力和惯性力三部分组成。假定系统
在所有负载都存在的条件下工作，则总负载力为三部分组成。则总
负载力为：
=3500n (1)
伺服阀选择液控型变量柱塞泵和电液伺服阀[3]；位移传感器选用
差动式变压器式，其增益为。放大器采用高输出阻抗的伺服放大器，
放大倍数待定。
3、系统传递函数
由放大器增益、电液伺服阀的传递函数和液压—马达负载的传递函
数组成，则伺服系统的开环传递函数为：
4、系统仿真分析
由以上计算得到传递函数：
(1)通过simulink仿真，可得到可机床工作台液压伺服系统的仿真
模型[2]，当＝90时，系统的仿真输出结果如下图4.1所示。
从系统的单位阶跃响应曲线可以看出，系统的阶跃响应性能优良，
系统稳定性良好，响应快速，调节时间短。
(2)绘制系统的bode图，求取系统的幅频性能指标。
通过matlab运行程序得出结果如图4.2所示。
如图4.2所示，可以看出：＝11.6db、＝52.8°，相角裕度和幅值
裕度为正值，该系统稳定。
5、结语
在液压系统设计中，利用matlab/simulink，能够大大简化设计流
程，在仿真过程中可以方便地模拟实际系统，反复调整各种参数，
很快达到最佳设计要求，充分体现了matlab/simulink工具的优越
性[1]。通过本文的研究，可以为系统的设计和应用提供有利的理
论支持[4]。
参考文献
[1]胡良谋,李景超,曹克强.基于matlab/simulink的电液伺服控
制系统的建模与仿真研究[j].机床与液压,2003,(3):230-232.
[2]薛定宇.基于matlab/simulink的系统仿真技术与应用[m].北
京:清华大学出版社,2002.
[3]王春行.液压伺服控制系统[m]北京:机械工业出版社,1989.
[4]徐志扬.基于matlab的液压伺服系统的仿真研究[j].液压与气
动,2011(9):2-3.
作者简介
管峰,男,汉,1988年1月13日;中国石油大学（北京）硕士研究生;
研究方向：现代机械设计理论与方法，污染源在线监测技术。