功率键合图在电液比例同步系统中的应用.pdfVIP

第21卷第3期 机电产品开发与 崭 VOI．21．NO．3 2008年5月 Development＆Innovation of Machinery＆ Electrical Products May．．2008 功率键合图在电液比例同步系统中的应用 田 勇．董 彬 (河南工业大学 机电工程学院，河南 郑州 450007) 摘 要：介绍了功率键合图的基本概念，以比例阀控非对称缸控制系统为研究模型，讨论了各种液压元 件的功率键合图模型的建立及状态方程的建立，并验证了功率键合图在分析液压系统动态特性 时建模直观和仿真精度高的特点。 关键词：液压同步；功率键舍图；仿真；状态方程 中图分类号：TP21 文献标识码：A 文章编号：1002—6673(2008)03—145—03 1 两支路流量大致相同．因而两液压缸位移和速度大致相 0引言 I同。当外负载发生变化时，两节流阀的出口流量不同， I 功率键合图是一种用来描述工程系统能量结构的图 I 位移和速度就会不同。例如液压缸I的位移大于液压缸 示表示方法。于1959年由美国的H．M-Paynter教授提出 田， ： Ⅱ的位移．此时．位移传感器检测出两个液压缸的位移 之后由 D．C．Karnopp、RC．Rose nberg、J．U．Thoma、P．C． I 信号，并反馈给电液比例放大器，在其内部进行比较， Breedveld和P．Dransfield等将其逐步发展完善和推广使 I将偏差信号放大后传给电液比例阀的右侧比例电磁铁， 用．使之成为一种可以统一处理多种能量范畴工程系统 ： 使阀的右位工作，通过比例阀控制补油泵往液压缸Ⅱ输 的十分有效的动态建模与分析方法。这种方法为分析研 l 入油液．加快缸Ⅱ的运动速度，使两液压缸位移相同， 究人员进行系统动态特性分析，建立数学模型提供了极 l实现位移同步。 大的方便。一方面，它对功率流描述上的模块化结构与 I 系统本身各部分物理结构及各种动态影响因素之间具有 明确而形象的一一对应关系，便于理解其物理意义；另 I 一 方面，它与系统动态数学模型即状态方程之间又存在 I 着其它方法无法比拟的一致性，可以根据系统的功率建 I 合图有规律地推导出相应地数学模型 [21。 一 目前，功率建合图建模方法已在机械、热力学、生 l 理学、化学、流体、生物学、电子及磁系统等工程技术 I 领域的动态分析与控制系统中得到了广泛的应用。 ： 1系统研究 I I 图1为比例位移同步控制系统的原理图，电液比例 I 阀的Y口和Z口分别和两节流阀的出口并联后接液压 ： 缸I和II的有杆腔．电液比例阀油路便成为某一油缸的 I 补油路，通过补油使该液压缸的速度加快，并使两液压 I 缸位移差逐渐为零。系统的工作原理为：液压泵流出的 I 压力油液．分流后经节流阀进入液压缸，调节节流阀使 ： — — I 收稿15t期：2008—02—15 f 作者简介：田勇(1967-)，男，天津市人，工学博士，副教 l 授。主要研究方向：流体机械与智能控制；董彬 (1982一)，- 女．河南周口人．硕士研究生。 l 145 · 测试与控制· 格一库塔算法，应用MATLAB语言编写仿真程序，并设