数字型比例阀控制系统研究.pdfVIP

摘要 比例阀能根据指令信号比例控制液压系统的压力、流量等参数。其广泛应用于工 业生产中，组成比例压力或流量控制回路和系统，实现位置、速度、加速度、压力及 力矩等参数的控制。通常电液比例阀以比例电磁铁为电-机械转换器，其存在控制精度 低、阀芯易振动、滞环等问题。随着交流伺服技术的发展，交流伺服电机具有响应速 度快、位置控制精度高及稳定性能好等特点。伺服电机可代替比例电磁铁驱动比例阀。 论文设计以伺服电机为电-机械转换器的数字型比例阀的控制系统，并通过仿真和实验 研究控制系统的可行性。 数字型比例阀通过控制其阀芯位置实现流量的连续控制，论文提出两种控制方案。 控制方案１采用光电编码器检测电机轴位置，实现电机轴位置伺服控制。具有位置伺 服功能的交流伺服电机通过丝杠控制阀芯位置，本文称之为 “电机轴位置检测控制方 案”。丝杠具有传动误差和回程误差，影响阀芯位置控制精度。控制方案２直接检测 阀芯位置实现全闭环控制，消除了丝杠误差对阀芯位置精度的影响，称之为 “阀芯位 置检测控制方案”。 其次，设计了基于PLC 的数字型比例阀控制系统。控制系统由PC 机、PLC、伺服 驱动器、伺服电机、丝杠及比例阀本体组成。完成了控制系统硬件选型；完成了基于 VB 的PC 上位机操作界面设计；实现了PC 机与PLC 的串行通讯；完成了PLC 控制程序 设计。 在此基础上，基于AMESim 环境建立数字比例阀的仿真模型，并将控制系统应用 于数字型比例阀仿真模型。仿真模型由交流伺服模块、比例阀本体模块和比例阀试验 测试回路模块等组成。仿真结果表明，数字型比例阀实现了流量的比例连续控制，且 具有较好的动、静态性能，验证了控制系统可行。 最后，将由欧姆龙CP1E 系列的PLC、欧姆龙G5 系列的交流伺服、IBM 的PC 等组 成的控制系统应用于试验样机，通过实验验证控制系统的可行性。实验验证了该控制 系统不仅能够准确控制阀芯位置，实现流量的连续控制，而且具有操作简单，易实现 编程控制和远距离控制的特点。 关键词：数字型比例阀 伺服电机 控制系统 AMESim 仿真 I II Abstract Proportional valve is able to control the pressure, flow and other parameters of hydraulic system according to the proportion of command signal. It is widely used in industrial production; constituting circuit and system of proportional pressure or flow control and achieving control of parameters such as position, velocity, acceleration, pressure and torque. Electro-hydraulic proportional valve, usually in which proportional solenoid is used as the electro - mechanical converter, has the problems like low precision, easy vibration, hysteresis, and so on. With the development of AC servo, AC servo motor is equipped with fast response, high precision in control and stability. This article is to study on the control system of proport