基于Simulink的电液伺服系统道路随机波形再现控制的研究

　　0 引言

　　在当今竞争激烈的汽车市场上,以最快的速度设计出最新的车型已成为占领市场的主要手段,其可靠性是设计中的重要指标。随着MOOG二级伺服阀的出现,使得液压伺服系统能在较宽的频带内实现闭环控制,从而为替代实际道路试验和认证场试验提供了一个有力工具,并且电液伺服振动系统(即道路模拟系统)因其快速性、保密性和准确性而逐渐被摩托车制造商所青睐。

　　1 电液伺服系统的建模

　　本系统为位置伺服系统,它的特点是:系统输出的位置与系统的输入量之间始终保持一定的比例关系。图1为电液伺服系统方框图,各环节参数确定如下。

　　1.1 前置伺服放大器

　　前置伺服放大器的放大倍数初步确定为:

　　Ka=916

　　1.2 电液伺服阀

　　本系统选用MOOG G761系列ISO 10372 Size 04电液伺服阀,其传递函数为:

　　1.3 动力机构

　　通过理论分析,动力机构的传递函数为:

　　A)液压缸活塞有效面积;

　　1.4 位移反馈变送器

　　位移反馈变送器的放大倍数初步确定为:

　　Kf=1

　　图2所示为系统的闭环频率特性图,系统频带宽50Hz,而道路谱的最大频宽为30Hz,故伺服系统性能满足要求。

　　2 控制系统的仿真

　　在连续控制系统中,按偏差的比例(P)、积分制的PID控制器获得了广泛的应用。本文采用PID控制器对系统进行仿真,它的结构简单,参数易于调整,适应性广,对于那些动态模型不准、参数变化较大的被控对象,采用PID控制器往往能得到满意的控制效果。图3所示的数字PID控制器可用数字描述如下。

　　积分环节: x(n)=x(n-1)+u(n)

　　微分环节: d(n)=u(n)-u(n-1)

　　系统输出: y(n)=Pu(n)+Ix(n)+Dd(n)

　　其中取m=0125t。

　　经NCD模块自动寻优并动态地显示系统阶跃响应曲线结果,得到对应的PID控制器的参数为:KP=0.0202, KI=010203, KD=0.0011。

　　图5所示为系统加入振动数据的仿真响应曲线,采样频率为200Hz。图上面为输入波形,中间为响应波形,最下面为误差波形。绝对误差在011左右,相对误差为基本满足振动系统的精度要求。

　　3 小结

　　经过对电液伺服振动系统的建模与仿真,验证了选用大流量伺服阀建立的电液伺服系统,并对其实施PID控制是能够再现出道路实际状况的。

　　参考文献

　　【1】薛定宇,陈阳泉1基于Matlab/Simulink的系统仿真技术与应用[M]1清华大学出版社, 20021