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采用张力控制理论改善大惯性柔性伺服系统的运动刚度

赵斌  
【摘要】: 电液伺服系统集电气、液压优点于一身,既有电气系统对误差信号的检测、校正和放大的便利,又有液压动力元件响应速度快,抗负载刚性大,液压元件功率—重量比和力—质量比大的优点,实现了被控量的闭环控制,使之成为控制精度最优的伺服系统,其应用已遍及国民经济和军事工业的各个技术领域,特别是负载质量大又要求响应速度快的场合使用最为合适。 电液比例技术填补了传统开关式液压控制技术与伺服控制技术之间的空白,已成为流体传动与控制技术中最富生命力的分支。因此在对响应频率要求不高的一般工业应用中,有可能以其廉价、抗污染和节能等优势来取代伺服阀。把电液比例阀成功地应用到闭环控制的系统中并应用先进的控制策略改善它的性能,这对于改造传统工业中使用的开关控制阀和开环比例控制系统具有重要的意义,同时对于发展和完善电液比例控制技术也具有一定的意义。 在钢坯修磨机中,被磨坯料通过液压马达驱动的小车牵引,钢丝绳牵引台车在导轨上运动,负载惯性较大且在传动链中由于有钢丝绳的存在而具有较大的柔性。在实际使用中,小车换向时教大的惯性会产生压力冲击,过高的冲击力常导致牵引钢丝绳的断丝,甚至完全断裂,所以经常需要更换钢丝绳,增加了生产成本而且对修磨机的正常工作有很大的影响。本文设计了钢坯修磨机钢丝绳张力控制系统,并且对电液比例阀控非对称液压缸伺服系统的所有液压元件和修磨机柔性负载系统进行了建模,通过MATLAB/SIMULINK仿真,主要分析了预紧力对钢丝绳受力的影响,而且对开环无反馈、力环反馈、位移反馈的仿真结果进行了比较、得出了可靠的结论。最后使用PID控制器对力反馈张力控制系统进行了校正,改善了系统的性能。


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