[发明专利]电液线速度伺服系统控制参数确定方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种电液伺服系统，特别涉及一种阀控液压缸线速度伺服系统中伺服控制器的控制参数确定方法。

背景技术：

电液伺服系统中，电液线速度伺服在一些机械装备中是经常遇到的，如机械臂的伸缩，加工设备的进给运动，自动化生产线中工件的传送等。电液线速度伺服系统中，电液伺服的变量是机械负载运动的线速度。为了获得优良的线速度伺服性能，电液线速度伺服系统必须采用反馈环控制。也就是说，机械装备中运动部件的线速度必须经检测传感器反馈到电液伺服系统输入端，与线速度指令信号进行比较产生误差信号，然后再由伺服控制器对误差信号进行控制运算后发出控制信号，对运动部件的线速度实施校正。

对于误差的控制运算目前广泛使用的是乘以常数，对其积分，微分或几种运算的组合，即比例控制(P)，比例加积分控制(PI)，比例加积分加微分控制(PID)。前向控制回路中对误差每增加一种运算，事实上对线速度指令信号和反馈信号同时增加了控制运算。对线速度指令信号的每一种运算就相当于在电液伺服系统的微分方程的右边增加一个强迫项，使控制系统出现多个强迫项。这样，电液伺服系统输出就不能精确复现线速度指令信号。因此，一般的PID反馈控制方法线速度动态跟踪精度差，对阶跃输入的指令信号其输出存在超调和振荡现象。

随着各种机械设备的运行精度、响应速度以及自动化程度的提高，对电液线速度伺服性能提出了越来越高的要求。当今广泛使用的传统的反馈控制方法已不能满足要求，采用新的电液伺服系统和伺服控制方法是进一步提高电液伺服性能所要解决的问题之一。

目前，电液线速度伺服系统公知的现有技术中的伺服控制器，其控制参数并不是根据伺服对象的参数进行确定，而是直接采用试凑法或经验法确定伺服控制器的控制参数。这就造成伺服控制器的控制参数确定比较盲目，电液线速度伺服系统的调试费时费力，线速度伺服性能难以满足工程要求。因此，电液线速度伺服系统设计和调试时，如何根据伺服对象的特性参数确定合适的控制参数，则是现有技术中有待解决的问题之二。

发明内容：

本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题和缺陷，提供一种电液线速度伺服系统控制参数确定方法。

为了实现上述目的，本发明的一种电液线速度伺服系统控制参数确定方法所基于的电液线速度伺服系统由线速度指令信号发生器、伺服控制器、功率放大器、伺服对象、线速度检测传感器和液压源组成；所述伺服控制器由比较器、智能积分器、积分系数K_i乘法器、减法器和反馈系数K_f乘法器组成，所述比较器、智能积分器、积分系数K_i乘法器和减法器按顺序连接，比较器还分别与线速度指令信号发生器和线速度检测传感器连接，所述减法器通过反馈系数K_f乘法器与线速度检测传感器连接，减法器还与功率放大器连接；所述伺服对象包括电液伺服阀、液压缸和机械负载，所述电液伺服阀、液压缸和机械负载按顺序连接，电液伺服阀还与功率放大器连接，线速度检测传感器与机械负载连接，电液伺服阀和液压缸还分别与液压源连接。

上所述的伺服控制器在前向回路中对误差信号实施智能积分运算和乘法运算，在反馈回路中不仅实现了线速度反馈，而且在不需要线加速度检测传感器的情况下实现了线加速度的反馈。也就是说，不仅实现了伺服变量信号的反馈，而且实现了伺服变量信号的变化率的反馈。

上所述的电液伺服系统的性能不仅与伺服控制器的结构形式密切相关，而且还受到伺服控制器中积分系数K_i和反馈系数K_f这两个控制参数大小的影响。只有准确地确定这两个控制参数的大小，才能获得优良的伺服控制性能。要准确地确定这两个控制参数的大小，首先要对伺服对象的参数进行定量识别。“知己知彼，方能百战百胜”，只有在伺服对象参数定量识别的基础上，才能对伺服控制器的控制参数准确确定。

本发明的电液线速度伺服系统控制参数确定方法，包括以下步骤：

(1)构建电液线速度伺服系统中伺服对象的参数识别装置，该装置包括阶跃电压信号发生器、伺服对象、线速度检测传感器、记录仪器以及液压源，所述伺服对象包括电液伺服阀、液压缸和机械负载，所述阶跃电压信号发生器、电液伺服阀、液压缸、机械负载、线速度检测传感器和记录仪器按顺序连接；所述阶跃电压信号发生器还与记录仪器连接；所述液压源分别与电液伺服阀和液压缸连接；