提升机电液比例速度控制系统设计与仿真分析

　　摘要：设计了冶金行业某型提升机电液比例速度控制系统，详细阐述了其工作原理。建立系统的数学模型，并对其进行了仿真分析，仿真结果表明采用PID控制可更好地对提升机速度进行控制，满足实际生产要求。
　　关键词：提升机；电液比例速度控制；PID
　　中图分类号：TH137 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2011)10(c)-0000-00
　　前言
　　本文以冶金行业某型提升装置为研究对象，合理选用电液比例方向阀、减压阀、速度传感器等元件构建控制系统并建立数学模型，最后利用计算机工程软件Matlab/Simulink，研究分析了系统的控制性能，使其更好的满足实际生产需要。
　　1 提升机电液比例控制系统设计
　　提升机的一个重要参数是提升速度，提升速度的平稳性、快速性、准确性是衡量其性能的一个重要指标，直接影响着产品质量及生产效率。为了对提升机的速度进行精确控制，设计了一种采用电液比例速度控制系统，提高提升机的速度控制精度，相关分析结果可对提升机的设计及改造维护提供理论参考。
　　
　　1-定差减压阀 2-电液比例方向阀
　　3-梭阀 4-液压马达 5-负载
　　6-速度传感器 7-比较器
　　2 提升机电液比例控制系统仿真
　　 根据系统原理建立相关元件的数学模型，
　　 得到系统传递函数，并带入相关参数：
　　系统的开环传递函数：；
　　系统的闭环传递函数：
　　
　　从系统频率特性曲线可以看出，相角的稳定裕度只有2°，即系统可能会在实际使用中因为外在不可预见的因素干扰下，失去稳定性。因此应该通过提高系统的稳定裕度加以避免。
　　速度控制系统常用的校正方法有滞后校正和积分校正，本文采用带积分特性的比例放大器，传递函数为：
　　；比例放大器通过试凑法确定为0.14，绘制校正后速度控制系统开环Bode图如图2所示。
　　
　　比较图2与图3，系统增加校正环节后，有了较大的稳定裕度，但穿越频率大大减小，即稳定性的提高是以降低响应速度为代价的。最后应指出，上述分析和结论是在通过电气方法消除比例阀的中位死区后做出的。而对于单向控制，中位死区可以完全消除，因而可以按零开口阀来处理，但对于双向速度控制，虽然也可以类似地来进行消除搭接量，但由于比例电磁铁的响应速度有限，因此不可能象单向控制那样，完全消除中位死区。除非比例阀的频宽比最高工作频率高很多，否则只能按负开口的型式来考虑比例阀的性能。
　　3 结论
　　本文针对冶金行业的某型号提升机设计了一种电液比例速度控制系统，并对速度控制系统进行了仿真分析。通过对速度仿真曲线分析可知，采用PID控制策略可以使系统达到较大的稳定裕度，满足提升机实际工作的要求。
　　
　　
　　参考文献
　　[1]吴振顺.液压控制系统.北京：高等教育出版社，2008.5