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第五节 电液位置控制实例分析 《例1》卷曲机光电液带材矫偏控制系统动态特性分析 一、光电液带材矫偏控制系统的组成及工作原理 1）机械结构：矫偏控制系统作用：轧制带钢车间的钢卷自动卷齐的控制系统； 组成：光电检测器，电信号放大器，电液伺服阀，液压缸 控制系统的组成及工作原理： 位置：光电检测器在带材的边缘，带材上方设有发射平行光的光G，光线照射在带材边缘上，带材下面有反射镜，把光线反射到带材上方的接收光电二极管上。 当带材边缘遮盖圆形光源一半时，没有信号输出； 2）液压系统 工作：当带材跑偏时，则圆形光线被带钢遮盖大于(或小于)一半时，有信号输出。此信号经伺服放大器放大后供给电液伺服阀，使伺服阀输出流量，液压缸动作，拖动卷取机及卷简向着消除带钢跑偏的方向运动。 光电检测器是安装在卷取机上，可直接实施位置反馈，而带材又遮盖检测器的一半故卷取机在新的位置下卷取，钢卷的边缘保持对齐的状态，完成一次纠偏的过程。 辅助油缸：为了防止带材的尾部把检测器打坏，在钢带快卷完了以前检测器应退出检测位置。 为了卷筒可以卷取不同宽度的带钢，检测器与卷取机的相对位置应可以调整。 3）电控系统 图6—24表示光电检测器及其电路的原理。 电桥平衡。当光线照射光电二极管电阻R阻值发生变化。 带材边缘遮盖光线一半，桥路是平衡； 遮盖超过或不足一半时，电桥有输出电压，经电放大器放大为电流．伺服阀线圈为差动连接，可使伺服阀得到与带材跑偏量成比例的差动电流。 4）系统工作原理方块图： 模拟伺服系统：重复精度高、经济性、可靠性。 二、系统中各个元件的特性分析 （1）光电检测器及其电路。 光电检测器的增益为K1，电放大器的增益为K2，故放大器输出的电压u为 三、对控制系统的要求 四、系统的静态计算 五、系统的稳定性分析 1）液压固有频率 2）开环放大系数确定 5、系统的响应特性分析 系统开环程序： num1=[1.67e-3]; den1=[1/112^2 2*0.6/112 1]; G1=tf(num1,den1); num=[1e4/94.5]; den=[1/60.5^2 2*0.2/60.5 1 0]; G2=tf(num,den); G4=56.5*G1*G2; num3=[1/2.5 1]; den3=[1/0.25 1]; G3=tf(num3,den3); G=20*G4*G3; bode(G) 系统闭环程序： num1=[1]; den1=[7.97e-5 0.1071 1]; G1=tf(num1,den1); num=[1]; den=[2.732e-4 6.611e-3 1 0]; G2=tf(num,den); G=10*G1*G2; D=feedback(G,1); bode(D) 系统阶跃特性： 6、系统的误差分析 7、系统的校正 系统的校正方法较多，根据矫偏控制系统的具体情况可以采用以下两种： 校正参数计算：a=5-20 取a=10 Wc=10.3 有：Wrc=2.5 用sisotool工具设计： Gc=10*(1+0.25s)/(1+2.5s) 8、 系统二次建模和分析 1）建立电液位置控制系统MATLAB校正后的模型 2）绘制校正后系统开、闭伯德图并获取有关数据 3）绘制校正后系统阶跃响应图并获取有关数据 4）系统特性分析和系统仿真分析结论 - 1 -