1第七章电液比例控制系统分析与设计2.ppt

由图7-25可得， 由上两式得， 由上可见，干扰误差的大小也与闭环系统的结构（由误差传递函数的特征方程体现）和干扰信号的类型有关。 7.5.3 扰动输入引起的稳态误差 (7-21) (7-22) 构成闭环控制系统的各个元件本身存在一定的误差，由于元件在系统中的具体位置不同，对系统输出端造成的误差大小也是不同的。将组成系统的元件误差在系统输出端造成的误差称为元件误差。元件误差是造成系统误差的重要原因。 一般情况下，计算元件误差时要考虑以下因素： 1)检测环节的误差（由分辨率引起），用em表示。 2)控制元件的滞环、灵敏度和死区引起的误差，用eH表示。 3)温漂引起的误差，用eT表示。 4)比例阀的压力增益引起的误差，用ep表示。 7.5.4 元件误差 负载变化引起起位置控制系统稳态误差的原理如图7-13所示。 7.5.4 元件误差 图7-13 负载变化引起位置控制系统稳态误差示意图 负载变化的原因一方面由执行元件在一个工作周期中的不同阶段所驱动的负载不同造成，另一方面就是负载为弹性负载（负载大小与位移有关）或机架存在弹性造成。元件误差是上述因素引起的误差之和，即 7.5.4 元件误差 (7-23) 控制系统的仿真分析集中体现两个步骤：建模和仿真。其基本思想就是建立物理的或数学的模型来模拟现实的过程，以寻求过程和规律。实物仿真比较直观、形象，如飞机、导弹型在风洞中的模拟实验；利用沙盘模型作战；以及汽车的道路实验等。利用数学的语言、方法来描述实际问题，并用数值计算方法对这一问题进行分析，这一过程称为数字仿真。人们利用计算机在数值计算上的优势，采用高能计算语言(如FORTRAN.C等)，编制计算程序替代人工求解，这使得数学模型的求解变得更加方便、快捷和精确。有许多专业性和通用性的计算仿真软件，MATLAB是通用性较强的数值计算、机电液综合仿真商业软件之一。 7.6 电液比例控制系统的动态性能分析 MATLAB1.0 版于1984年由MATHWORKS公司推出，其名称为由Matrix LaboratorM 缩写而来，主要的优势在于它强大的矩阵处理和绘图功能。这一点非常适合于现代控制系统的计算机辅助设计。它一推出就立刻引起国际控制学术界的重视。MATLAB 把计算、可视化、编程等基本功能都集中在一个易于使用的环境中，并且公式的表达和求解与日常数学运算相似，这一特点，使工程技术人员很容易地熟悉其使用环境，缩短学习和编程时间，为此 MATLAB 语言也被亲切地称为“演算纸式的语言”。 7.6.1 MATLAB仿真工具软件介绍 7.4 电液比例控制系统的动态分析 建立系统数学模型的目的在于对系统的性能进行定量分析，以了解系统的技术指标是否满足要求。电液比例控制系统的数学模型也是系统分析和校正的依据。 由于闭环控制系统涉及的问题很多，并且有液压伺服控制的专著进行了详细深入的分析，而电液比例闭环控制系统的建模又与伺服控制系统的建模方法相同，故本书以位置闭环控制系统为例，讨论电液比例闭环控制系统在建模和分析过程中需要注意的问题。 7.4.1 闭环控制系统的开环增益的组成 闭环控制系统有输出量的检测和反馈，当把反馈输出端断开，则可得到闭环控制系统从到的开环回路，如图7-6所示。 图7-6 闭环控制系统回路增益的组成 7.4.1 闭环控制系统的开环增益的组成 该开环回路对应的开环增益为 式中， —闭环控制系统的开环增益； —PID调节器的增益，其中的比例环节是必不可少的；PID调 节器的参数在系统校止后确定，在建模的初步阶段，暂不考 虑PID调节器环节； —比例放大器的增益(A/V)； (7-9) 7.4.1 闭环控制系统的开环增益的组成 —比例控制阀的增益，其量纲因采用不同类型的比例控制阀而 异。比例压力控制阀的量纲为MPa/A，比例流量阀和比例方 向阀的量纲为 ； —检测装置的增益，压力控制系统采用压力传感器，量纲为