伺服阀特性测试系统仿真指导书汇总

力反馈两级伺服阀特性仿真指导书工业大学2012年10月仿真一压力流量特性测试一、仿真目的1了解伺服阀压力流量特性测试实验原理；2了解伺服阀压力流量特性曲线的测试方法和步骤；3 学习使用AMESim软件对伺服阀进行仿真分析。

二、仿真容1伺服阀压力流量特性测试；三、压力流量特性测试伺服阀的负载流量曲线表示在稳定状态下，输入电流、负载流量和负载压降三者之间的函数关系，如图1所示。

负载流量特性是指在输入电流I和供油压力Ps为常数的情况下，输出流量Q随负载压力差ΔPL的变化关系。

改变输入电流I可以得到一簇曲线，即为负载流量特性曲线。

负载流量特性曲线完全描述了伺服阀的静态特性，要测量出这簇曲线比较困难，特别是在零位附近很难测出精确的数值，而伺服阀却正好是在零位工作，因此这簇曲线主要用来确定伺服阀的类型和估计伺服阀的规格，以便与所要求的负载流量和负载压力相匹配。

图1 伺服阀的压力——流量特性曲线1伺服阀压力流量特性测试实验原理图伺服阀图2 伺服阀压力流量特性测试原理图压力-流量特性测试的原理图如图2所示。

测试中，在不同的控制电流下，利用节流阀调节伺服阀控制边两侧的压差，记录不同压差下伺服阀的流量，利用相关的试验数据，即可绘制不同控制电流下，伺服阀的压力-流量特性曲线。

2伺服阀压力流量特性测试仿真模型图3 伺服阀压力流量特性测试仿真模型力反馈两级伺服阀压力流量特性测试系统的AMESim仿真模型如图3所示。

3仿真测试步骤和方法压力流量特性仿真测试步骤如下:1)打开AMESim安装目录\v800\demo\Solutions\GL_FC\Servovalve目录下的Servovalve_completeModel.ame仿真模型；2) 设定工作压力（ 1.Power Supply）210bar（21MPa）；3)利用信号发生器依次产生不同的电流值给电液伺服阀线圈（ 2.Input Signal 频率0.2Hz，幅值0A，平均值设置为0.01*i）；4) 节流阀开度控制信号参数设置为：5）进入Parameter mode参数模式，菜单Settings——>Global Parameters…添加参数i。

阀控液压马达速度伺服系统仿真分析引言阀控液压马达速度伺服系统的负载具有较大的惯性和很小的阻尼，其传递函数常可近似由一对实部为零的极点组成，并有很低的动态响应，由于负载处在系统的闭环之中，所以它对阀控液压马达的动态品质有很大的影响。

此外，系统的负载常是可变的，系统设计只能针对一种特定负载，负载一旦改变，系统的动态品质就会变坏，有时甚至失去稳定性，严重的影响了伺服系统的跟踪性能。

本文主要针对干扰力矩对系统的影响，利用结构不变性原理，消除干扰力矩对系统的影响，同时利用PID 控制理论来提高系统的动态性能。

1 阀控液压马达速度伺服系统模型建立阀控液压马达速度伺服系统的结构如图1所示。

液压马达的力矩方程为：fm m s l m T G s C J P +++=θ)(D （1）负载流量方程为：l em m l tm l sP Vs D P C βθ4Q +== （2）伺服阀的线性流量方程为：L p x l P K x k Q -= （3）电液伺服阀近似看成二阶振荡环节：122^2^)()(++=s S K s i s x svsvsv svv ωξω （4） 伺服放大器输出电流ΔI 与输入电压Ue 近似成正比，其传递函数可用伺服放大器增益Ka 表示：错误!未指定书签。

但通常的速度控制系统采用积分放大器，对原系统加以校正才能稳定工作。

校正后的积分放大器增益Ka 表示为：测速机速度传感器（测速机）的数学模型为：错误!未指定书签。

在上述公式中：v x 为电液伺服阀阀芯位移；i 为电液伺服阀输入电流；v sv k s sv ωξ、、分别为电液伺服阀的增益、阻尼系数和固有频率；m D 为马达排量；L Q 为马达的负载流量；x K 为流量增益系数；p K 为流量一压力系数；只为供油压力；s P 为负载压力；m θ为马达转速；e β为从油液有效体积弹性模数；V 为马达的总容积；J 为折算到马达输出轴上的转动惯量；f T 为外干扰力矩；tm C 为马达泄露系数；m C 为粘性阻尼系数；G 为扭簧梯度。

M040-120-001 阀测试仪使用手册目录章节内容页号1 简述 32 技术参数3 测试仪、阀和设备的接线4 设备(在线)操作模式5 测试仪（离线）测试模式6 外部24V电源7 连线列表8 性能测试第一章简述1.1 M040-120阀测试仪（在下述中简称为简称为“测试仪”）是MOOG公司为测试MOOG全系列的比例阀、伺服阀而开发的专用仪器。

它具有多种测试功能即使安装在设备上的阀处于运行中，它可以按以下两种模式工作：A 设备（在线）模式：设备和阀正常运行，测试仪安装在设备和阀之间，这样设备发给阀和接受阀的所有信号还是像正常运行一样连接，测试仪监控设备发出的信号和阀反馈的信号，这样就可以检查阀的性能。

B 测试仪（离线）模式：在这种模式中，测试仪可以自己发出指令给阀并监控阀反馈的信号。

阀虽然仍安装在设备上，但是来自设备的指令信号已被切断。

之所以测试时仍将阀安装在设备上是由于这样可以观察设备对测试仪发出指令的反应。

1.2 无论在线还是离线模式，阀测试仪的电源都是由设备提供。

即使设备不提供24V电源，也可以在前面板的电源接口从外部引入24V电源来驱动阀。

1.3 测试仪用两条线将设备和阀连接起来，首先移开阀上的设备连接线，然后用测试仪的设备线接在设备上、阀线接在阀上。

每种阀有专门的连接线缆，详细的线缆清单参见第七章。

1.4 在阀的正面板上有6个功能块：1．电源/阀正常2．控制3．使能4．流量设定5．压力设定6．反馈1.4.1 电源/阀正常-------- Power/Valve OK24V指示灯亮表示设备上的24V电源和测试仪前面板的连接正常；check 指示灯亮表示阀内部的±15V电源正常，注意该组电源仅内部使用，不用于驱动阀的电源；valve ok 指示灯亮表示阀的逻辑信号为正。

1.4.2 控制 -----------------Control此切换可以选择两种工作模式：测试仪模式，测试仪发出压力P、流量Q和阀使能命令，随之会从阀上产生压力、位置、使能正常、阀正常，这些信号都可以在阀测试仪上显示出来并传递给设备；设备模式，设备发出压力P、流量Q和阀使能命令给阀，同测试仪模式一样会在阀上产生相同的反应。

力反馈两级伺服阀特性仿真指导书哈尔滨工业大学2012年10月仿真一压力流量特性测试一、仿真目的1了解伺服阀压力流量特性测试实验原理；2了解伺服阀压力流量特性曲线的测试方法和步骤；3 学习使用AMESim软件对伺服阀进行仿真分析。

二、仿真内容1伺服阀压力流量特性测试；三、压力流量特性测试伺服阀的负载流量曲线表示在稳定状态下，输入电流、负载流量和负载压降三者之间的函数关系，如图1所示。

负载流量特性是指在输入电流I和供油压力Ps为常数的情况下，输出流量Q随负载压力差ΔPL的变化关系。

改变输入电流I可以得到一簇曲线，即为负载流量特性曲线。

负载流量特性曲线完全描述了伺服阀的静态特性，要测量出这簇曲线比较困难，特别是在零位附近很难测出精确的数值，而伺服阀却正好是在零位工作，因此这簇曲线主要用来确定伺服阀的类型和估计伺服阀的规格，以便与所要求的负载流量和负载压力相匹配。

图1 伺服阀的压力——流量特性曲线1伺服阀压力流量特性测试实验原理图伺服阀图2 伺服阀压力流量特性测试原理图压力-流量特性测试的原理图如图2所示。

测试中，在不同的控制电流下，利用节流阀调节伺服阀控制边两侧的压差，记录不同压差下伺服阀的流量，利用相关的试验数据，即可绘制不同控制电流下，伺服阀的压力-流量特性曲线。

2伺服阀压力流量特性测试仿真模型图3 伺服阀压力流量特性测试仿真模型力反馈两级伺服阀压力流量特性测试系统的AMESim仿真模型如图3所示。

3仿真测试步骤和方法压力流量特性仿真测试步骤如下:1)打开AMESim安装目录\v800\demo\Solutions\GL_FC\Servovalve目录下的Servovalve_completeModel.ame仿真模型；2) 设定工作压力（ 1.Power Supply）210bar（21MPa）；3)利用信号发生器依次产生不同的电流值给电液伺服阀线圈（ 2.Input Signal 频率0.2Hz，幅值0A，平均值设置为0.01*i）；4) 节流阀开度控制信号参数设置为：5）进入Parameter mode参数模式，菜单Settings——>Global Parameters…添加参数i。

电液伺服阀静态特性实验台液压系统设计一、本课题的项目背景及研究意义电液伺服阀是闭环控制系统中最重要的一种伺服控制元件，它能将微弱的电信号转换成大功率的液压信号（流量和压力）。

用它作转换元件组成的闭环系统称为电液伺服系统。

电液伺服系统用电信号作为控制信号和反馈信号，灵活、快速、方便；用液压元件作执行机构，重量轻、惯量小、响应快、精度高。

对整个系统来说，电液伺服阀是信号转换和功率放大元件；对系统中的液压执行机构来说，电液伺服阀是控制元件；阀本身也是个多级放大的闭环电液伺服系统，提高了伺服阀的控制性能。

因此其性能直接决定和制约着整个电液伺服控制系统的控制精度、响应特性、工作可靠性及寿命。

电液伺服系统是液压伺服系统和电子技术相结合的产物，由于它具有更快的响应速度，更高的控制精度，在军事、航空、航天、机床等领域中得到广泛的应用。

目前，液压伺服系统特别是电液伺服系统己经成为武器自动化和工业自动化的一个重要方面，应用十分广泛。

按照国家有关规定，电液伺服阀出厂或维修以后必须进行性能测试和参数调节，以检验它的质量好坏。

伺服阀用量大的使用单位或重要使用场合，用户应设有伺服阀试验台，以便对新阀性能进行复检，并对使用中的伺服阎定期复检或比较试验。

目前，电液伺服阀性能测试试验台主要有两种类型：一种是传统的手工测试、记录类型；另一种是计算机辅助测试(ComputerAided Test简称CAT)类型。

传统手工测试系统利用按钮、信号发生器、记录仪、示波器等来实现，测试成本高、结构复杂，测试时受人为因素影响大，测试精度低。

随着信号处理技术和计算机技术的发展，出现了一种新型的测试系统，即CAT系统，是建立一套计算机数据采集和数字控制系统，与试验台连接起来，由计算机对各试验参数，如压力、流量、转速、温度等参数进行数据采集、量化和处理并输出测试结果。

在试验过程中，计算机还可以根据数字反馈或人工输入要求，对测试过程进行控制，达到计算机密切跟踪和控制试验台及试件状态的目的，从而高速、高精度地完成对液压产品的性能测试。

东北林业大学实验指导书液压伺服控制技术课程常同立2012.01.01实验项目一：小正开口四通滑阀流量——压力特性一、实验目的：四通滑阀流量特性描述了阀芯位移、负载压力和负载流量三个参数的变化关系。

相对较为难理解，采用计算机软件进行数学公式图示化操作加强理解效果。

二、实验内容：小正开口四通滑阀的负载流量公式如下，将其绘制成曲线图。

⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-<≤-+--≤≤-+---+≤<-+=Ux p x U x p x p x x U p x U q v L v v Lv L v v L v L 11)(1)(1)(11)( 三、实验方法用MA TLAB/Simulink 编写如下程序。

% %%%%%%%%% Draw flow-pressure curves clear all u=0.06;for xv=[[1-u 0.8-u 0.6-u 0.4-u 0.2-u u] [u:-0.03:-1*u] [-1*u -0.2+u -0.4+u -0.6+u -0.8+u -1+u]] if xv >= 0,plps=[-1:0.01:1];if xv-u>=0,ql=(u+xv)*sqrt(1-plps);else ql=(u+xv)*sqrt(1-plps)-(u-xv)*sqrt(1+plps); endplot(plps,ql);hold on else plps=[-1:0.01:1];if u+xv<=0,ql=-1*(u-xv)*sqrt(1+plps); else ql=(u+xv)*sqrt(1-plps)-(u-xv)*sqrt(1+plps); end u-xvplot(plps,ql);hold on end xv; end grid on;ylabel('qL'), xlabel('PL'),%%%%%%%%%%四、实验结果运行计算机程序，观察分析结果。