液压伺服系统的控制算法与性能研究

伺服控制器的运动控制算法介绍

伺服控制器在工业自动化中扮演着重要的角色，它负责实现对运动系统的精密控制。运动控制算法是伺服控制器的核心部分，决定了系统的性能和稳定性。下面将介绍几种常见的伺服控制器运动控制算法。

1. 位置控制算法

位置控制算法主要用于将执行机构控制到预定位置。最简单的位置控制算法是基于比例控制（P控制），该算法根据当前位置与目标位置之间的差异来调整输出信号。然而，由于存在噪声和不确定因素，简单的P控制算法往往无法满足精确的位置控制需求。因此，常常会结合使用微分控制（D控制）和积分控制（I控制），形成PID控制算法。PID控制算法能够通过对位置误差的比例、微分和积分进行综合调节，实现更为精确的位置控制。

2. 速度控制算法

速度控制算法用于控制执行机构的运动速度，以实现平滑且精确的速度调节。基本的速度控制算法是通过调整电机驱动器的电压或电流来控制转速。然而，由于负载的变化和动态过程中的突发情况可能导致速度误差，因此需要应用更高级的速度控制算法来自适应地调整输出信号。常见的速度控制算法包括速度前馈控制和模型预测控制。速度前馈控制通过测量负载和运动参数来提前预测运动需求，并相应地调整输出信号。而模型预测控制则是通过建立数学模型来预测运动系统的响应，并根据预测结果进行控制。

3. 力控制算法

力控制算法是一种高级控制算法，用于实现执行机构对外部力的精确调节。在某些应用中，控制的目标并不是位置或速度，而是对物体施加特定的力。力控制算法主要基于力-位控制或力-速控制。力-位控制算法通过感知执行机构施加到物体上的力来调节执行机构的位置。力-速控制算法则是通过力传感器捕捉到的力信号来调节执行机构的速度。力控制算法广泛应用于液压系统、机器人领域以及医疗设备等需要进行力量控制的应用中。

除了上述介绍的几种常见的伺服控制器运动控制算法外，还存在其他高级的控制算法，如模糊控制、自适应控制和神经网络控制等。这些算法能够根据不同的应用需求，以更加智能和高级的方式进行运动控制。

癯压气动与密封／２。Ｏ６年第４期　

ＨＣ轧机板形液压　伺服系　统智能控制的研究　

杨国来’。张守印’。周路　。姬孝斌。　

（１．兰州理工大学流体学院，甘肃兰州　７３００５０　２．兰州石油化工国际事业公司，甘肃兰州　７３００６０　

３．兰州液压新技术研究所，甘肃兰州　７３００５０）　

摘要：针对ＨＣ轧机液压弯辊系统的非线形和时变性等特点，设计了基于遗传算法的模糊ＲＢＦ神经网络智能控制系统，　改善了系统的性能。　关键词：液压弯辊；模糊神经网络；遗传算法控制　

中图分类号：ＴＰ２７１；ＴＨ１３７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—０８１３（２００６）０４—００３６—０３　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｎ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　

ｓｅｒｖｏ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ＨＣ　ｍｉｌｌ　ｓｈａｐｅ　

ＹＡＮＧ　Ｇｕｏ—ｌａｉ　，ＺＨＡＮＧ　Ｓｈｏｕ—ｙｉｎ　，ＺＨＯＵ　Ｌｕ　，ＪＩ　Ｘｉａｏ—Ｂｉｎ。　

（１＿Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｆｌｕｉｄ　Ｐｏｗｅｒ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖ．ｏｆ　Ｔｅｃｈ．Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００５０，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｐｅｔｒｏ—Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００６０，Ｃｈｉｎａ；　

３．Ｉ　ａｎｚｈｏｕ　ｇｒａｄｕａｔｅ　ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００５０。Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｅｄ　ａｔ　ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｉｍｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｂｅｎｄｉｎｇ　ｒｏｌｌｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ＨＣ　ｒｏｌｌｉｎｇ　ｍｉｌｌ，ａ　Ｆｕｚｚｙ　Ｒａｄｉａｌ　Ｂａｓｉｓ　

Ｆｕｎｃｔｉｏｎ（ＲＢＦ）Ｎｅｕｒａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｇｅｎｅｔｉｃ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｗｉｔｈ　ｔｈｉｓ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｅｘｈｉｂｉｔｓ　ｑｕｉｔｅ　ｆａｉｒ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ．　

第３１卷第２期　２０１１年４月　河池学院学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＨＥＣＨＩ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　Ｖｏ１．３ｌ　Ｎｏ．２　Ａｐｒ．２０１１　

液压传动与自动控制系统动态性能分析　

刘　恒　

（柳州职业技术学院，广西柳州５４５００６）　

［摘要］　研究汽车液压传动过程中液压缸中的压力变化过程，对液压系统中相关的液压泵、液压缸、管道阀　

门等主要工作环节进行了建模和受力分析，得到工作过程中各处受力情况，并设计了一个液压控制系统的基本工　

作原理图，对液压系统中的主要阀门、管壁、液体流量等液压控制中的主要参数进行了建模和抽象，得到了液压缸　

中液体流量和压缩比的相关关系式。最后对液压传动系统中的动态控制性能进行了分析，得到了其压力、流量、容　

量等主要参数的性能关系。　

［关键词］　液压系统；传动；汽车；模型；动态性能　［中图分类号］ＴＰ２７３．３，ＴＰ２１５　［文献标识码］　Ａ　［文章编号］　１６７２—９０２１（２０１１）０２—００３２—０４　

［作者简介］　刘恒（１９７５一），男，广西桂林人，柳州职业技术学院讲师，主要研究方向：机械设计与制造。　

［基金项目】　广西教育厅资助项目“液压伺服系统中阀控马达模块建模与仿真”（２００９１１ＬＸ４９３）。　

０前言　

液压系统相对传统的机械齿轮传动，具有控制灵活、大功率负载等特点，在传统使用机械传动的很多领　

域都逐步采用液压系统进行传动。然而，由于在一些精密机械加工、汽车传动等领域，其液压控制过程要求　

精度高、响应速度快，解决这一问题的基本方法是采用液压伺服系统。由于液压伺服系统的控制过程要求液　

压动力设备或元件按一定策略对输入的控制信息进行响应，响应的速度和精度由控制算法和液压元件的响　

应速度决定。整个液压响应过程由于都是液压元件在控制信息的影响下，做出相应的跟随动作，因此，很多　

时候也把液压伺服系统称为跟随系统。　

液压跟随系统在２０世纪９０年代以前，由于受液压元件精度的影响，液压跟随系统的响应速度和应用场　

浅析基于PID算法的电液伺服阀速度控制系统的研究

摘要：本文主要是结合液压传动技术和自动控制技术，设计一种基于pid算法的电液伺服阀速度控制器。液压系统在机械传动方面有着十分重要的应用，尤其是其具有传动过程中工作稳定、传递功率负荷大、传动能量方向灵活可控、调节控制方便等等优势，非常适合在机械制造、工程机械、大型交通工具等场合应用。

关键词：plc；控制系统；pid；

电液伺服系统是液压自动控制领域中的一门重要研究技术，由于其具有良好、快速、高精度的控制效果和能量，该技术其应用面非常广泛。近年来，随着计算机技术的迅猛发展和在自动控制领域的应用，如何将计算机控制技术应用于液压伺服控制已经成为人们研究的重点和热点。本文主要讲的是如何设计出一种基于pid算法的电液伺服速度控制系统。

1、系统工作原理及参数

电液伺服阀速度控制系统是通过电液伺服阀控制两柱压力机匀速上升或下降的高精度控制系统，由电气控制部分和液压驱动部分组成。

系统工作原理如下：当上位计算机实现上升或下行功能时，对控制器发出下行指令，控制器根据位置传感器及速度反馈回路的信号输出相应的控制信号，经伺服阀放大器驱动电液伺服阀输出相应流量，在电机、液压回路系统等相关执行机构作用下，两柱压力机油缸匀速上升或下降；系统的控制核心为由控制器、电液伺服阀、

反馈回路构成的闭环控制系统。

1.1 伺服阀

电液伺服阀速度控制系统的核心元件是伺服阀，系统中采用的伺服阀是中船重工上海704所生产的csdy1/2型伺服阀。

csdy1csdy2电液伺服阀结构牢固、分辨率极高、控制精度高适用于各领域的高精度电液伺服系统。如：造船工业、航天工业、航空工业、重工业、轻、纺工业，以及农业机械液压伺服系统。csdy1csdy2电液伺服阀工作时，高压油ps一路通过滤油器进入射流管喷嘴，另一路进入阀芯和阀套组成的通路。当无信号电流时，阀处于零位，无流量输出。当有控制信号电流输入时，使射流管喷嘴偏转（设顺时针），接受器左腔压力上升，右腔压力下降，阀芯在压差作用下右移，其油路ps-a-1负载-2-c-p。阀芯右移时，反馈力矩反馈到射流管组件，使接受器两腔差趋于零，阀芯有一微小位移，输出稳定流量。若控制信号电流反向，伺服阀则输出反向流量。