一种液压马达角速度伺服系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103631281103631281A(43)申请公布日2014.03.12(21)申请号201310656169.8(22)申请日2013.12.06(71)申请人江苏科技大学地址212003江苏省镇江市梦溪路2号(72)发明人朱鹏程夏永锋张冰蔚张维光(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人楼高潮(51)Int.Cl.G05D13/62(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图2页附图2页(54)发明名称一种液压马达角速度伺服系统(57)摘要本发明公开了一种液压马达角速度伺服系统，该系统由角速度指令信号发生器、伺服控制器、伺服放大器、伺服对象、角速度测量传感器和液压源组成；其中所述伺服控制器由比较器、第一积分器、积分系数Ki1乘法器、第一减法器、第二积分器、积分系数Ki2乘法器、第二减法器、反馈系数Kd1乘法器和反馈系数Kd2乘法器组成，所述伺服对象由电液伺服阀、液压马达和机械负载组成。本发明控制参数的调整有计算公式可循，避免了参数调整的盲目性，节省时间，提高了系统的稳定性并避免了超调现象的出现。电液角速度伺服系统的静态和动态性能得到全面改善，静态达到无静差，动态响应时间短且无超调和振荡，动态跟踪精度高。CN103631281ACN103628ACN103631281A权利要求书1/1页1.一种液压马达角速度伺服系统，其特征是：该系统由角速度指令信号发生器、伺服控制器、伺服放大器、伺服对象、角速度测量传感器和液压源组成；其中所述伺服控制器由比较器、第一积分器、积分系数Ki1乘法器、第一减法器、第二积分器、积分系数Ki2乘法器、第二减法器、反馈系数Kd1乘法器和反馈系数Kd2乘法器组成，所述伺服对象由电液伺服阀、液压马达和机械负载组成；所述角速度指令信号发生器的输出端依次串接比较器、第一积分器、积分系数Ki1乘法器、第一减法器、第二积分器、积分系数Ki2乘法器、第二减法器、伺服控制器、电液伺服阀、液压马达、机械负载后接角速度测量传感器的输入端，角速度测量传感器的输出端分别接比较器、反馈系数Kd1乘法器和反馈系数Kd2乘法器的输入端，反馈系数Kd1乘法器的输出端接第一减法器的输入端，反馈系数Kd2乘法器的输出端接第二减法器的输入端，液压源的输出端分别接电液伺服阀和液压马达的输入端。2.根据权利要求1所述的液压马达角速度伺服系统，其特征是：积分系数Ki1乘法器、积分系数Ki2乘法器的反馈系数的初始整定值如下：式中：Ki1、Ki2分别为积分系数Ki1乘法器、积分系数Ki2乘法器积分系数即初始整定值；Kd1、Kd2分别为反馈系数Kd1乘法器和反馈系数Kd2乘法器的反馈系数即初始整定值；K为伺服放大器的放大倍数，J为伺服对象的等效转动惯量，B为伺服对象等效阻尼系数；Mmax为伺服放大器在线性范围内能够输出的最大电压；r0,ml为线性范围内角速度输入的最大值。2CN103631281A说明书1/3页一种液压马达角速度伺服系统技术领域：[0001]本发明涉及一种液压马达角速度伺服系统，特别涉及一种由伺服控制器控制的阀控液压马达角速度伺服系统。背景技术：[0002]目前，液压马达角速度的精确控制必须采用闭环反馈控制方式才能获得较好的控制精度，控制器通过对输入、输出之间的误差信号进行算法运算产生角速度控制信号，从而为液压马达角速度控制提供精确调节。检测被控对象角速度的传感器往往直接与被控对象连接。[0003]对于误差的控制运算目前广泛使用的是比例控制（P控制），比例加积分控制（PI控制），比例加积分加微分控制（PID控制）。在上述常规控制方法中P控制是有差控制，往往满足不了高精度控制场合；PI和PID控制能满足稳态控制精度，但是如果为了满足快速性要求，往往对阶跃输入的指令信号，其输出存在超调和振荡现象，即如果要求系统响应快，则出现超调和振荡，要无超调和振荡，系统响应则变慢。这看似一对矛盾。究其原因，前向通道中对误差每增加一种运算，事实上对输入信号和反馈信号同时增加了控制运算。对角速度指令信号的每一种运算就相当于在电液伺服系统的微分方程的右边增加了一个强迫项，使控制系统出现多个强迫项，这样，电液伺服系统输出就不能精确复现角速度指令信号，但是为了使系统成为无差系统，在这些强迫项中积分运算却是必不可少的。另外PI和PID控制运算中往往忽略电液伺服系统中一个重要环节，即伺服放大器的最大输出能力问题，也就是说伺服放大器往往得不到充分利用。因此要使得马达角速度响应既快又稳，必须在控制参数中考虑伺服放大器的最大输出能力，同时计算控制参数时要保证闭环系统的等效阻尼比为1，这样设计出的马达角速度伺服系统才能快而无