闭环控制液压缸应用实验研究

　　1引言

　　伴随着液压与电子技术的飞速发展，对液压缸的综合性能要求越来越高，液压缸的闭环控制实验是保障液压系统精确运行的手段。本文运用PID控制理论针对某压下伺服液压缸系统进行动态性能测试。要求控制精度±0.05mm，在±0.1mm 阶跃幅值下，响应时间80 m s，系统动态响应指标在±0.1m m 幅值下，系统频宽8～10Hz。

　　2系统控制框图

　　3实验设备简介

　　信号控制器为HNC 数字式轴控制器，它是一个对轴进行闭环控制的可编程NC 控制。它满足对液压轴闭环控制的特殊指令形式，另外提供控制电气驱动的选项。

　　伺服阀为D791 系列伺服阀，可用作三通、四通节流型的流量控制阀，采用D761 或D765 先导伺服阀控制。G123- 815 缓冲放大器连接 PLC 模拟输出和模块化输出，在另一侧连接位移传感器和伺服阀。G123- 815 缓冲放大器解决了PLC±10V输出与伺服阀的驱动需求不相容的问题，同时提供伺服阀和位移传感器的信号滤波功能。

　　泵组型号为恒压变量柱塞泵试验压力：5MPa/10MPa，额定流量：320L/m in。电机功率：200kW。

　　实验室级精密仪器LPA2 颗粒检测仪用于利用矿物油作为介质的现场测试。

　　4实验研究

　　1) 系统试验恒压泵组压力调节为 50bar 时，调节伺服液压缸有杆腔背压为30bar，并投入闭环控制进行测试，对系统P、I参数进行粗调。记录试验数据。

　　2) 系统试验恒压泵组压力调节为 100bar 时，调节伺服液压缸有杆腔背压为30bar，投入闭环控制进行测试，对系统P、I参数进行精调，并进行±0.1mm、±1mm、±4mm、±5mm 闭环阶跃响应测试。

　　3) 油缸闭环频域响应测试。

　　在系统试验恒压泵组压力调节为100bar时，调节伺服液压缸有杆腔背压为30bar，投入闭环控制进行测试，进行±0.1mm 振幅的频域响应测试，并逐步增大频率，直至幅值比≤12dB，相位差≤180°。记录试验数据。

　　4) 闭环频域响应测试结果

　　根据测试数据以及曲线，绘制Bode 图如下：图2 系统幅频特性曲线 图3 系统相频特性曲线根据以上Bode 图，可知在满足阶跃响应的条件下，系统在振幅为±0.1mm 时，系统频宽为8～9HZ，完全满足系统的控制精度要求。

　　5结论

　　实验证明，运用PID控制方法对压下液压缸进行闭环控制可达到较高的位置控制精度，满足了实际应用的需要。

　　[参考文献]

　　[1] 黄谊,章宏甲.液压与气压传动[M ].北京:机械工业出版社,2005.

　　[2] 关景泰.机电液控制技术[M ].上海:同济大学出版社,2003.