提升機電液比例速度控制系統設計與仿真分析

　　摘要：設計了冶金行業某型提升機電液比例速度控制系統，詳細闡述了其工作原理。建立系統的數學模型，并對其進行了仿真分析，仿真結果表明采用PID控制可更好地對提升機速度進行控制，滿足實際生產要求。
　　關鍵詞：提升機；電液比例速度控制；PID
　　中圖分類號：TH137 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2011)10(c)-0000-00
　　前言
　　本文以冶金行業某型提升裝置為研究對象，合理選用電液比例方向閥、減壓閥、速度傳感器等元件構建控制系統并建立數學模型，最后利用計算機工程軟件Matlab/Simulink，研究分析了系統的控制性能，使其更好的滿足實際生產需要。
　　1 提升機電液比例控制系統設計
　　提升機的一個重要參數是提升速度，提升速度的平穩性、快速性、準確性是衡量其性能的一個重要指標，直接影響著產品質量及生產效率。為了對提升機的速度進行精確控制，設計了一種采用電液比例速度控制系統，提高提升機的速度控制精度，相關分析結果可對提升機的設計及改造維護提供理論參考。
　　
　　1-定差減壓閥 2-電液比例方向閥
　　3-梭閥 4-液壓馬達 5-負載
　　6-速度傳感器 7-比較器
　　2 提升機電液比例控制系統仿真
　　 根據系統原理建立相關元件的數學模型，
　　 得到系統傳遞函數，并帶入相關參數：
　　系統的開環傳遞函數：；
　　系統的閉環傳遞函數：
　　
　　從系統頻率特性曲線可以看出，相角的穩定裕度只有2°，即系統可能會在實際使用中因為外在不可預見的因素干擾下，失去穩定性。因此應該通過提高系統的穩定裕度加以避免。
　　速度控制系統常用的校正方法有滯后校正和積分校正，本文采用帶積分特性的比例放大器，傳遞函數為：
　　；比例放大器通過試湊法確定為0.14，繪制校正后速度控制系統開環Bode圖如圖2所示。
　　
　　比較圖2與圖3，系統增加校正環節后，有了較大的穩定裕度，但穿越頻率大大減小，即穩定性的提高是以降低響應速度為代價的。最后應指出，上述分析和結論是在通過電氣方法消除比例閥的中位死區后做出的。而對于單向控制，中位死區可以完全消除，因而可以按零開口閥來處理，但對于雙向速度控制，雖然也可以類似地來進行消除搭接量，但由于比例電磁鐵的響應速度有限，因此不可能象單向控制那樣，完全消除中位死區。除非比例閥的頻寬比最高工作頻率高很多，否則只能按負開口的型式來考慮比例閥的性能。
　　3 結論
　　本文針對冶金行業的某型號提升機設計了一種電液比例速度控制系統，并對速度控制系統進行了仿真分析。通過對速度仿真曲線分析可知，采用PID控制策略可以使系統達到較大的穩定裕度，滿足提升機實際工作的要求。
　　
　　
　　參考文獻
　　[1]吳振順.液壓控制系統.北京：高等教育出版社，2008.5