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【摘 要】本文以作者负责完成的该项目中热轧控制系统为研究对象，根据机械、液压厂商提供的设备资料，在实验室条件下搭建试验平台对其进行了测试以检验其方案的可行性。
【关键词】控制系统仿真；液压位置控制；液压伺服系统
液压位置控制系统是一个闭环控制系统，控制对象的位置信号，由磁滞位移传感器检测，并反馈到PLC中。伺服阀作为液压系统执行元件，伺服阀说明书中给出的伺服阀特性曲线可以在设计中将伺服阀近似认为是一个积分环节，在Simulink中建立仿真模型后封装成伺服阀子块。
液压缸内直径140毫米，活塞杆直径80毫米，最大行程715毫米，使用Simulink建立液压缸仿真模型仿真模型完成以后封装成液压缸子块。
模型中伺服阀输出最大值限定在最大开口度的70%，伺服阀的100%开口度对应的流量是每分钟80升，乘以一个系数0.8构成纯比例控制系统。它应用在自动位置控制系统仍存在一些问题，伺服阀具有在使用过程中会出现零点偏移现象。现在假设系统已经在5毫米的位置上定位完成，这时引入一个从0～2%的零偏扰动，变化时间为20秒。随着零偏扰动的出现，最终实际位置与设定值发生了0.2毫米的偏差，严重影响定位精度。依据经典控制理论要消除这种误差的有效方法是在控制器中引入积分环节。但积分环节的引入会带来弊端。由于积分环节的引入系统在动态调节过程中会产生超调量，在设备极限位置定位时可能发生碰撞。另外设备无法正常定位到设定位置原因是多方面的，可能是因为液压管路在维修时某个阀门被手动闭或者设备在运动过程中被异物卡阻，如果使用传统的比例积分控制在遇到这些情况时控制器会一直增加对伺服阀的给定信号，有可能使设备在被卡阻的状态下强行动作损坏机械设备为解决这一问题，首先分析伺服阀零点偏移变化的特点。在调试过程中通过大量观察发现伺服阀的零点偏移变化分为两种情况：
（1）液压油的粘度变化和伺服阀温度变化引起零偏变化。通常设备在检修以后再次投入使用时，伺服阀的零点偏移量会发生改变，在正常工作一段时间以后渐渐恢复成原来的零偏量。
（2）伺服阀内部精密零件在液压油和油内颗粒物的摩擦下渐渐磨损老化零偏加大。新阀通常具有2%以内的零偏，但是随着伺服阀使用时间的增加伺服阀的零点偏移也会逐渐增大。
通过仿真可以看出改进后的控制器在伺服阀零点偏移从0逐渐变化到2%时最终实际位置与设定值仅发生了0.03毫米的偏差。
下面再对改进以后控制系统的阶跃响应特性进行测试，位置给定从0瞬间变化到10毫米。设定阶跃时刻是1秒，初始值0，最终值10。可以得出图1.2的阶跃响应特性图。
从仿真结果可看出：改进后的位置控制器不仅大大提高了控制精度。同时改进以后的位置控制器结构比较简单，编程时实现起来很方便。 【参考文献】
[1]薛定宇，陈阳泉.基于MATLAB/Simulink的系統仿真技术与应用[M].北京：清华大学出版社，2002：192-249.
[2]李国勇.智能控制及其MATLAB实现[M].北京：电子工业出版社，2005：220-297.
[3]刘金琨.先进PID控制及其MATLAB仿真[M].北京：电子工业出版社，2003：1-82.
[4]何衍庆，姜捷，江艳君等.控制系统分析、设计和应用——MATLAB语言的应用[M].北京：化学工业出版社，2003：43-73.
【关键词】控制系统仿真；液压位置控制；液压伺服系统
液压位置控制系统是一个闭环控制系统，控制对象的位置信号，由磁滞位移传感器检测，并反馈到PLC中。伺服阀作为液压系统执行元件，伺服阀说明书中给出的伺服阀特性曲线可以在设计中将伺服阀近似认为是一个积分环节，在Simulink中建立仿真模型后封装成伺服阀子块。
液压缸内直径140毫米，活塞杆直径80毫米，最大行程715毫米，使用Simulink建立液压缸仿真模型仿真模型完成以后封装成液压缸子块。
模型中伺服阀输出最大值限定在最大开口度的70%，伺服阀的100%开口度对应的流量是每分钟80升，乘以一个系数0.8构成纯比例控制系统。它应用在自动位置控制系统仍存在一些问题，伺服阀具有在使用过程中会出现零点偏移现象。现在假设系统已经在5毫米的位置上定位完成，这时引入一个从0～2%的零偏扰动，变化时间为20秒。随着零偏扰动的出现，最终实际位置与设定值发生了0.2毫米的偏差，严重影响定位精度。依据经典控制理论要消除这种误差的有效方法是在控制器中引入积分环节。但积分环节的引入会带来弊端。由于积分环节的引入系统在动态调节过程中会产生超调量，在设备极限位置定位时可能发生碰撞。另外设备无法正常定位到设定位置原因是多方面的，可能是因为液压管路在维修时某个阀门被手动闭或者设备在运动过程中被异物卡阻，如果使用传统的比例积分控制在遇到这些情况时控制器会一直增加对伺服阀的给定信号，有可能使设备在被卡阻的状态下强行动作损坏机械设备为解决这一问题，首先分析伺服阀零点偏移变化的特点。在调试过程中通过大量观察发现伺服阀的零点偏移变化分为两种情况：
（1）液压油的粘度变化和伺服阀温度变化引起零偏变化。通常设备在检修以后再次投入使用时，伺服阀的零点偏移量会发生改变，在正常工作一段时间以后渐渐恢复成原来的零偏量。
（2）伺服阀内部精密零件在液压油和油内颗粒物的摩擦下渐渐磨损老化零偏加大。新阀通常具有2%以内的零偏，但是随着伺服阀使用时间的增加伺服阀的零点偏移也会逐渐增大。
通过仿真可以看出改进后的控制器在伺服阀零点偏移从0逐渐变化到2%时最终实际位置与设定值仅发生了0.03毫米的偏差。
下面再对改进以后控制系统的阶跃响应特性进行测试，位置给定从0瞬间变化到10毫米。设定阶跃时刻是1秒，初始值0，最终值10。可以得出图1.2的阶跃响应特性图。
从仿真结果可看出：改进后的位置控制器不仅大大提高了控制精度。同时改进以后的位置控制器结构比较简单，编程时实现起来很方便。 【参考文献】
[1]薛定宇，陈阳泉.基于MATLAB/Simulink的系統仿真技术与应用[M].北京：清华大学出版社，2002：192-249.
[2]李国勇.智能控制及其MATLAB实现[M].北京：电子工业出版社，2005：220-297.
[3]刘金琨.先进PID控制及其MATLAB仿真[M].北京：电子工业出版社，2003：1-82.
[4]何衍庆，姜捷，江艳君等.控制系统分析、设计和应用——MATLAB语言的应用[M].北京：化学工业出版社，2003：43-73.