【正文】 指導(dǎo)老師對于我畢業(yè)設(shè)計的完成起了很大的指導(dǎo)作用，并且為我指明了方向，為我搭建畢業(yè)設(shè)計結(jié)構(gòu)框架提供了很大的幫助，讓我對整個設(shè)計有了初步的認(rèn)識。 陽泉 學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計說明書 ２６ 總 結(jié) 在開始本設(shè)計之前，本人仔細(xì)閱讀了電液伺服控制系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容，介紹了電液伺服控制技術(shù)的發(fā)展歷史以及未來發(fā)展趨勢，本設(shè)計主要是研究典型電液位置伺服控制系統(tǒng)的控制，以工件疲勞試驗機為此次電液位置伺服控制系統(tǒng)中的控制對象，通過對各種控制方法的對比，根據(jù)工件疲勞試驗機系統(tǒng)的特性以及在現(xiàn)實運行過程中的經(jīng)濟性，最后本設(shè)計決定為該系統(tǒng)設(shè)計一個滿足其工作性能的PID控制器，在設(shè)計 PID過程中主要運用 Matlab/Simulink模塊進(jìn) 行仿真，通過對系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線跟蹤及穩(wěn)態(tài)誤差圖的分析，結(jié)合臨界增益和臨界周期 T的 ZN整定法對 PID參數(shù)進(jìn)行整定，不斷對參數(shù)進(jìn)行試湊，最后得出一個穩(wěn)定且穩(wěn)定誤差幾乎為零，響應(yīng)速度夠快，超調(diào)量合適的控制系統(tǒng)。但穩(wěn)態(tài)誤差不為零，所以還需尋找另外的校正方式解決這個問題，在這種情況下，如果希望系統(tǒng)各方面的性能指標(biāo)都達(dá)到 一個滿意的程度，一般都要采用典型的 PID校正，下面嘗試用 PID 校正。 den=[1 *10e2 *10e4 *10e6 *10e3]。其中包含了 SIMULINK 仿真所需的基本模塊。 (4） 與 MATLAB 的集成 由于 MATLAB 和 SIMULINK 是集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境中對自己的模型進(jìn)行仿真、分析和修改。從建模角度講，用戶可以采用從上到下或從下到上的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建模型；從分析研究角度講，用戶可以從最高陽泉 學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計說明書 １６ 級觀察模型，然后雙擊其中的子系統(tǒng)，來檢查下一級的內(nèi)容，以此類推，從而看到整個模型的細(xì)節(jié)，幫助用戶理解模型的結(jié)構(gòu)和各個模塊之間的關(guān)系。它可以針對控制系統(tǒng)、信號處理及通信系統(tǒng)等進(jìn)行系統(tǒng)的建模、仿真、分析等工作。如果系統(tǒng)靜差在規(guī)定范圍之內(nèi) ,且響應(yīng)曲線已滿足設(shè)計要求 ,那么只需用純比例調(diào)節(jié)器即可。本文主要通過試湊法來確定 PID 控制器參數(shù)。 10： 1衰減曲線法整定調(diào)節(jié)器參數(shù) 在部分調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，由于采用 4： 1衰減比仍嫌振蕩比較厲害，則可采用 10：1的衰減過程，如下圖所示。穩(wěn)定后，適當(dāng)減小比例度，在外界干擾作用下，觀察過程變化情況，尋取系統(tǒng)等幅振蕩臨界狀態(tài)，得到臨界參數(shù)。它 不需要得到過程模型， 主要依賴工程經(jīng)驗，在控制系統(tǒng)的試驗中直接進(jìn)行參數(shù)整定。但 Td 過大，則會使響應(yīng)過程過分提前制動，從而拖長調(diào)節(jié)時間，而且系統(tǒng)的抗干擾性也會變差。 比例系數(shù) Kp的作用：加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)精度。 微分 (D)控制 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。為了減少余差，可適當(dāng)增大 Kp， Kp 愈大，余差就愈?。坏?Kp增大會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，容易產(chǎn)生振蕩。 陽泉 學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計說明書 ８ 圖 模擬 PID 控制系統(tǒng)原理框圖 PID 控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值 ??trin 與實際輸出值 ??tyout 構(gòu)成控制偏差，即 ? ? ? ? ? ?tyouttrinterror ?? PID 的控制規(guī)律為： ? ? ? ? ? ? ? ? ???????? ??? ?t Dp dt tde r r ordtte r r o rte r r o rtu TTk011 式中 Kp為比例系數(shù)； Ti為積分時間常數(shù)； Td為微分時間常數(shù)。 電液位置伺服系統(tǒng)的基本方程和方塊圖 伺服閥放大器 ? ? UaIaKSG P ??a （ ） 其中， ??SGa —— 伺服放大器傳遞函數(shù) Ia—— 最大輸出電流 Ua—— 最大輸出電壓 電液伺服閥的基本方程 伺服閥的傳遞函數(shù)采用什么形式取決于動力元件的液壓固有頻率， 當(dāng)伺服閥的頻寬與液壓固有頻率相近時，伺服閥可近似看成二階振蕩環(huán)節(jié) ： 12)(22 ????? ssKIQsGKSVSVSVSVLSVSV??? () 伺服閥的頻寬大于液壓固有頻率（ 3～ 5 倍）時，伺服閥可近似看成慣性環(huán)節(jié)： 1)( 0 ???? sT KIQsGK SV SVSVSV （ ） 當(dāng)伺服閥的頻寬遠(yuǎn)大于液壓固有頻率（ 5～ 10倍）時，伺服閥可近似看成比例環(huán)節(jié)： KSVGSV(s)= IQ?0 =KSV （ ） 陽泉 學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計說明書 ６ 其中， KSV—— 伺服閥流量增益； GSV(S)KSV=1 是伺服閥的傳遞函數(shù) Q0—— 伺服閥的額定流量 I—— 伺服閥的額定電流 液壓缸的基本方程 在無彈性負(fù)載和黏性阻尼時其傳遞函數(shù)為： ???????? ??? 12)(221sssAsGhhhPA??? （ ） 式中 h? 為液壓固有頻率 、 h? 為液壓阻尼比 。傳遞函數(shù)能夠說明系統(tǒng)的輸入信號與輸出信號之間的關(guān)系，它本身只是系統(tǒng)本身的特性參數(shù)的一個關(guān)系式。可動部分與負(fù)載相連接。指令單元可以是信號發(fā)生器、計算機等電子器件。從這個意義上來說，模型優(yōu)于實體。它具有兩個基本特征：整體性和相關(guān)性。本文以比例方向閥實現(xiàn)對伺服油缸的位置控制，加入位移傳感器構(gòu)成位置閉環(huán)控制系統(tǒng)。 電液伺服控制系統(tǒng)按對象是否運動等有很多分類方法，按系統(tǒng)輸出量可分為：電液力伺服系統(tǒng)、電液位置伺服系統(tǒng)、電液速度伺服系 統(tǒng)。 專 業(yè)答辯組組長： （簽名） 201 年 月 陽泉 學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計說明書 目 錄 摘 要 .............................................................................................................................. i Abstract ........................................................................................................................... ii 一、緒論 ....................................................................................................................... １ 電液伺服系統(tǒng)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀 ........................................................................ １ 電液伺服系統(tǒng)的特點及分類 ................................................................................ １ 電液位置伺服系統(tǒng) .............................................................................................. １ 研究內(nèi)容及目的 ................................................................................................. ２ 二、 電液位置控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模 ................................................................................ ２ 電液伺服系統(tǒng)基礎(chǔ)理論 ...................................................................................... ３ 電液伺服控制系統(tǒng)建模 ....................................................................................... ４ 電液位置伺服系統(tǒng)的基本原理 ........................................................................... ４ 電液位置伺服機構(gòu)的基本要求 ......................................................................... ５ 電液位置伺服系統(tǒng)的基本方程和方塊圖 ............................................................ ５ 伺服閥放大器 .............................................................................................. ５ 電液伺服閥的基本方程 ............................................................................... ５ 液壓缸的基本方程 ...................................................................................... ６ 電液位置伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模 .................................................................... ７ 三、 PID 控制器的設(shè)計 ................................................................................................ ７ PID 控制系統(tǒng)設(shè)計原理 ....................................................................................... ７ 比例 (P)控制 ............................................................................................... ８ 積分 (I)控制 ............................................................................................... ８ 微分 (D)控制 ...............................................................................................