基于MATLAB的电液力伺服控制系统的研究

曹旭妍

本文根据电液力伺服控制系统的工作原理，建立其数学模型，利用MATLAB软件为其构建仿真模型，并获得反映系统性能的仿真曲线，完成系统的静、动态分析。基于Simulink工具箱设计出PID控制器，有效解决了系统本身非线性所造成的控制效果不佳的问题，仿真结果表明，该控制器满足控制系统要求，控制效果良好。

一、引言

电液力伺服控制系统普遍具有精度高、响应快以及结构简单等特点，广泛应用于工业控制等领域。但是液压伺服控制系统是非线性复杂系统，在控制精度和稳定性上不能满足要求，有时需要附加合适的控制器才能取得比较理想的控制效果。在电液力伺服系统的设计过程中，基于Matlab软件，能快速准确地完成系统的静、动态分析，提高了设计效率，并根据分析结果，采用Simulink工具箱，设计出PID控制器，该控制算法解决了电液力伺服系统的非线性，使系统的快速性、稳定性等都能满足要求，具有良好的控制效果。

二、系统组成及数学模型的建立

本文设计的电液力伺服系统实验平台主要由个人计算机、伺服阀、液压缸、测力传感器、受力对象、传感器信号单路放大器和数据采集卡所组成。给系统输入负载力后便开始工作，使液压缸活塞杆输出负载力。该力由测力传感器检测，转换为电压信号，由数据采集卡进行A/D转换后反馈到计算机中，与指令电压信号进行比较，计算机根据电压偏差来计算当前电压控制量，进行D/A转换后来驱动电液伺服阀，以伺服阀开口方向和大小来控制进入液压缸的液压油的多少及方向，并作用在活塞杆上，从而使输出力达到期望值。图1为电液力伺服控制系统的总体框图。