基于MATLAB的电液位置伺服系统

阳泉学院毕 业 设 计 说 明 书毕业生姓名 ： 王冬专业 ： 电气自动化技术学号 ： 130723016指导教师 ： 郭志坚所属系（部） ： 信 息 系二一五年九月I阳泉学院毕业设计评阅书题目：基于 MATLAB 的电液位置伺服控制系统的建模与仿真研究 信息 系 电气自动化技术 专业 姓名 王冬 设计时间：2015 年 9 月 21 日2015 年 11 月 22 日评阅意见：成绩：评阅教师： （签字）职 务： 201 年 月 日II阳泉学院毕业设计评阅书题目：基于 MATLAB 的电液位置伺服控制系统的建模与仿真研究 信息 系 电气自动化技术 专业 姓名 王冬 设计时间：2015 年 9 月 21 日 2015 年 11 月 22 日评阅意见：成绩：指导教师： （签字）职 务： 201 年 月 日III阳泉学院毕业设计答辩记录卡信 息 系 电气自动化技术 专业 姓名 王冬 答 辩 内 容问 题 摘 要 评 议 情 况记录员： （签名）成 绩 评 定指导教师评定成绩 答辩组评定成绩 综合成绩注：评定成绩为 100 分制，指导教师为 20%，评阅教师为 30%，答辩组为 50%。IV专业答辩组组长： （签名）201 年 月阳泉学院 毕业设计说明书目 录摘 要 .iAbstract.ii一、绪论 .1.1 电液伺服系统的发展与研究现状 .1.2 电液伺服系统的特点及分类 .1.3 电液位置伺服系统 .1.4 研究内容及目的 .二、 电液位置控系统的数学建模 .2.1 电液伺服系统基础理论 .2.2 电液伺服控制系统建模 .2.3 电液位置伺服系统的基本原理 .2.4 电液位置伺服机构的基本要求 .2.5 电液位置伺服系统的基本方程和方块图 .2.5.1 伺服阀放大器 .2.5.2 电液伺服阀的基本方程 .2.5.3 液压缸的基本方程 .2.5.4 电液位置伺服系统的数学建模 .三、 PID 控制器的设计 .3.1 PID 控制系统设计原理 .3.1.1 比例(P)控制 .3.1.2 积分(I)控制 .3.1.3 微分(D)控制 .3.2 PID 控制特点 .3.3 PID 控制参数整定 .3.3.1 临界比例度法 .3.3.2 衰减曲线法 .3.3.3 稳定边界法整定 PID 参数(Z-N Method) .3.3.4 用试凑法确定 PID 控制器参数: .3.4 PID 控制器的设计 .阳泉学院 毕业设计说明书3.4.1 比例部分整定 .3.4.2 积分部分整定 .3.4.3 微分部分整定 .四、Matlab/Simulink 仿真分析 .4.1 MATLAB 简介 .4.1.1 MATLAB 的特色 .4.1.2 MATLAB 系统及工具箱 .4.2 设计仿真 .4.3 电伺服位置控系统的稳定性分析 .4.4 控制器的仿真分析 .4.4.1 比例控制器（P） .4.4.2 比例控制器（PI） .4.4.3 比例控制器（PD） .4.4.4 比例控制器（PID） .4.5 系统在不同给定信号的响应曲线 .4.5.1 系统在给定不同频率的正弦波的响应曲线 .4.6 系统在加扰动后的响应曲线 .总 结 .参考文献 .致 谢 .阳泉学院 毕业设计说明书Ii基于 MATLAB的电液位置伺服控制系统的建模与仿真研究摘 要本文针对电液位置控伺服系统结构紧凑、响应快、功率-重量比高、抗干扰能位置强、低速平稳性好等特点，首先对电液位置控系统进行数学建模，并分析系统的动态性能；然后通过 MATLAB 软件中的动态仿真工具 SIMULINK 建立了电液伺服控制系统仿真模型，通过对不同给定信号曲线的跟踪，设计出一个优良的 PID 控制器，仿真结果表明:PID 控制器具有良好的抗干扰能位置和动态响速度。 关键词：电液伺服位置控系统；PID 控制器；MATLAB/SIMULINK阳泉学院 毕业设计说明书IIAbstractAiming at electro-hydraulic position control servo system has the advantages of compact structure, fast response, high power weight ratio, anti interference can strong position, low and stable good etc. characteristics, first of all on the electro-hydraulic position control system mathematical model, and analyze the system dynamic performance. Then through the dynamic simulation tool Simulink in MATLAB software was established electric hydraulic servo control system simulation model. Through the tracking of given different signal curve to design a excellent PID controller, the simulation results show that: the PID controller has good anti interference can position and dynamic response speed.Key words:electro hydraulic servo position control system,PID controller, MATLAB/SIMULINK阳泉学院 毕业设计说明书一、绪论1.1电液伺服系统的发展与研究现状19 世纪液压技术开始走向工业应用，工业技术发展的需求，为液压技术的发展创造了决定性的条件。20 世纪初控制理论及其应用飞速发展，使古典控制理论走向成熟，这为电液控制伺服技术的出现与发展提供了理论基础与技术支持。20 世纪 70 年代，美国 MTS 公司研制出了以电液伺服系统为驱动的地震模拟振动台，将电液伺服系统与复杂机构结合起来，开创了基于电液伺服系统的系统集成设计的先河。1.2电液伺服系统的特点及分类电液伺服系统的研究，一直从两个方面来展开：一是电液伺服系统基础元件的研究，包括伺服阀和液压缸；二是电液伺服系统的控制方法与应用技术的研究。进入 21 世纪，电液伺服系统的研究日益活跃，无论从系统还是基础元件方面均取得了突出的研究成果。随着工业技术的发展进步，军事、航空、宇航技术对所应用的系统有了高精度，快速，大功率的要求。电液伺服系统则以其反应快、重量轻、尺寸小及抗负载刚性大等优点，广泛地应用于以上各个行业中，在其控制算法上也有了进一步的改进，以适应系统要求。电液伺服控制系统按对象是否运动等有很多分类方法，按系统输出量可分为：电液力伺服系统、电液位置伺服系统、电液速度伺服系统。1.3电液位置伺服系统电液位置伺服系统是控制领域中一个重要的组成部分也是是最基本和最常用的一种液压伺服系统，如机床工作台的位置、板带轧机的板厚、带材跑偏控制、飞机和船舶的舵机控制、雷达和火炮控制系统以及振动试验台等。在其它物理量的控制系统中，如速度控制和力控制等系统中，也常有位置控制小回路作为大回路中的一个环节。电液位置伺服系统主要是用于解决位置跟随的控制问题，其根本任务就是通过执行机构实现被控量对给定量的及时和准确跟踪，并要具有足够的控