【正文】 的特性，可以以各種形式更深刻的反映實際系統(tǒng)的主要特征和運動規(guī)律，是對實際系統(tǒng)更高層次上的抽象，本身就是對實體認識的結(jié)果。指令單元可以是信號發(fā)生器、計算機等電子器件?？蓜硬糠峙c負載相連接。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。 電液位置伺服系統(tǒng)的基本方程和方塊圖 （）其中， ——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)： ()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)： （）當伺服閥的頻寬遠大于液壓固有頻率（5～10倍）時，伺服閥可近似看成比例環(huán)節(jié)： KSVGSV(s)==KSV （）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載和黏性阻尼時其傳遞函數(shù)為： （） 式中為液壓固有頻率、為液壓阻尼比。比例微分積分被控對象+++PID控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值與實際輸出值構(gòu)成控制偏差，即PID的控制規(guī)律為：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)。為了減少余差，可適當增大Kp，Kp愈大，余差就愈小；但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。 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。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。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。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)的試驗中直接進行參數(shù)整定。穩(wěn)定后，適當減小比例度，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)。 4：1衰減曲線法PID參數(shù)整定經(jīng)驗公式調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器參數(shù)比例度δ，單位：％積分時間Ti，單位：min微分時間Td，單位：minPδsPIδsTsPIDδsTsTs(3)將比例度放在比計算值略大的數(shù)值上，逐步引入積分和微分作用。(3)按照下表的經(jīng)驗公式以及對應(yīng)的調(diào)節(jié)器類型整定相應(yīng)的PID參數(shù)，然后再進行仿真校驗和微調(diào)。 PID控制器的設(shè)計 　比例部分整定首先將積分系數(shù)KI和微分系數(shù)KD取零,即取消微分和積分作用,采用純比例控制。雖然 Cleve Moler教授開發(fā)它的初衷是為了更簡單、更快捷地解決矩陣運算，但 MATLAB 現(xiàn)在的發(fā)展已經(jīng)使其成為一種集數(shù)值運算、符號運算、數(shù)據(jù)可視化、圖形界面設(shè)計、程序設(shè)計、仿真等多種功能于一體的集成軟件。整個建模的過程只需用鼠標進行單擊和簡單拖動即可實現(xiàn)。(3)專用模塊庫(Blocksets) SIMULINK 提供了許多專用模塊庫，如 DSP Blocksets 和Communication Blocksets等。窗口的右半部分是對應(yīng)于左窗口打開的庫中包含的子庫或模塊。 (3)狀態(tài)欄：以圖 為例，“Ready”表示建模已完成；“100%”表示編輯框模型的顯示比例；“ode45”表示仿真所采用的算法。明顯單在PI控制下該系統(tǒng)還未能滿足系統(tǒng)各性能的要求，下面嘗試用PD校正來改善。并且每間隔1S產(chǎn)生一次擾動。畢業(yè)設(shè)計的順利完成，除了我努力，更多的是我的指導(dǎo)老師給予的鼓勵、支持和幫助。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)計有了初步的認識。總 結(jié) 在開始本設(shè)計之前，本人仔細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)進行整定，不斷對參數(shù)進行試湊，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)各方面的性能指標都達到 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。 調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器參數(shù)比例度δ，單位：％積分時間Ti，單位：min微分時間Td，單位：minP2δkPIδkTkPIDδkTkTk(3)將計算所得的調(diào)節(jié)器參數(shù)輸入調(diào)節(jié)器后再次運行調(diào)節(jié)系統(tǒng)，觀察過程變化情況。PID控制器參數(shù)的工程整定法，主要有臨界比例度法（又稱穩(wěn)定邊界法）、反應(yīng)曲線法和4:1衰減法。準確有效的選定PID的最佳整定參數(shù)是關(guān)于PID控制器是否有效的關(guān)鍵部分。積分環(huán)節(jié)作用系數(shù)Ti的作用：消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。積分控制的作用是消除穩(wěn)態(tài)誤差。積分作用的強弱取決于積分時間常數(shù)Ti，Ti越大，積分作用越弱，反之則強。綜上，不考慮負載干擾情況下系統(tǒng)方塊圖為: () 式中KV——開環(huán)增益（也稱放大系數(shù)） （）通常，與液壓缸負載相比，伺服閥的響應(yīng)速度很高，可以看成比例環(huán)節(jié)，即=1，因此，系統(tǒng)的開環(huán)函數(shù)可化簡為 （） 電液位置伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模系統(tǒng)的具體數(shù)據(jù)：項目液壓缸有效面積(Ap)負載力(FL)液壓阻尼比（ξh）液壓固有頻率(ωh)動態(tài)柔性系數(shù)（K2）伺服閥增益(Ksv)伺服閥固有頻率(ωsv)伺服閥阻尼比(ξsv)流量壓力系數(shù)(Kce)系統(tǒng)開環(huán)增益()