[发明专利]电液线位移伺服系统中伺服控制器控制参数的调整方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种电液伺服系统，特别涉及一种阀控液压缸线位移伺服系统中伺服控制器控制参数的调整方法。

背景技术：

电液伺服系统中，电液线位移伺服在一些机械装备中是经常遇到的，如机械臂的伸缩，加工设备的进给运动，自动化生产线中工件的传送等。电液线位移伺服系统中，电液伺服的变量是机械负载运动的线位移。为了获得优良的线位移伺服性能，电液线位移伺服系统必须采用闭环控制。也就是说，机械装备中运动部件的线位移必须经检测传感器反馈到电液伺服系统输入端，与线位移指令信号进行比较产生误差信号，然后再由伺服控制器对误差信号进行控制运算后发出控制信号，对运动部件的线位移实施校正。

对于误差的控制运算目前广泛使用的是乘以常数，对其积分，微分或几种运算的组合，即比例控制(P)，比例加积分控制(PI)，比例加积分加微分控制(PID)。前向控制回路中对误差每增加一种运算，事实上对线速度指令信号和反馈信号同时增加了控制运算。对线速度指令信号的每一种运算就相当于在电液伺服系统的微分方程的右边增加一个强迫项，使控制系统出现多个强迫项。这样，电液伺服系统输出就不能精确复现线速度指令信号。因此，一般的PID反馈控制方法线速度动态跟踪精度差，对阶跃输入的指令信号其输出存在超调和振荡现象。

随着各种机械设备的运行精度、响应速度以及自动化程度的提高，对电液线位移伺服性能提出了越来越高的要求。当今广泛使用的传统的反馈控制方法已不能满足要求，采用新的电液伺服系统和伺服控制方法是进一步提高电液伺服性能所要解决的问题之一。

目前，电液线位移伺服系统公知的现有技术中的伺服控制器，其控制参数并不是根据伺服对象的参数进行调整，而是直接采用试凑法或经验法调整伺服控制器的控制参数。这就造成伺服控制器的控制参数调整比较盲目，电液线位移伺服系统的调试费时费力，线位移伺服性能难以满足工程要求。因此，电液线位移伺服系统设计和调试时，如何根据伺服对象的特性参数调整合适的控制参数，则是现有技术中有待解决的另一个问题。

发明内容：

本发明的目的是为进一步提高电液伺服系统的性能，克服上述现有技术中存在的问题和缺陷，提供一种电液线位移伺服系统中伺服控制器控制参数的调整方法。

本发明所基于的电液线位移伺服系统由线位移指令信号发生器、伺服控制器、功率放大器、伺服对象、线位移检测传感器和液压源组成；所述伺服控制器由比较器、智能积分器、积分系数K_i乘法器、第一减法器、第二减法器、反馈系数K_f乘法器、微分系数K_d乘法器和微分器组成，比较器、智能积分器、积分系数K_i乘法器、第一减法器和第二减法器按顺序连接，比较器还分别与线位移指令信号发生器和线位移检测传感器连接，第一减法器通过反馈系数K_f乘法器与线位移检测传感器连接，第二减法器通过微分系数K_d乘法器以及微分器与线位移检测传感器连接；所述伺服对象由电液伺服阀、液压缸和机械负载组成，所述电液伺服阀、液压缸和机械负载按顺序连接，电液伺服阀还与功率放大器连接，机械负载还与线位移检测传感器连接，电液伺服阀和液压缸还分别与液压源连接。

上述伺服控制器具有与众不同的结构形式，在前向回路中对误差信号实施智能积分运算和乘法运算，在反馈回路中不仅实现了线位移反馈，而且在不需要线速度检测传感器和线加速度检测传感器的情况下实现了线速度和线加速度的反馈。也就是说，不仅实现了伺服变量线位移信号的反馈，而且还实现了伺服变量其它两个状态信息的反馈。

本发明所基于的电液线位移伺服系统的性能不仅与伺服控制器的结构形式密切相关，而且还受到伺服控制器中积分系数K_i、反馈系数K_f和微分系数K_d这三个控制参数大小的影响。只有准确地调整这三个控制参数的大小，才能获得优良的线位移伺服控制性能。要准确地调整这三个控制参数的大小，首先要对伺服对象的参数进行定量识别。“知己知彼，方能百战百胜”，只有在伺服对象参数定量识别的基础上，才能对伺服控制器的控制参数进行准确调整。

为了达到上述目的，本发明实现目的所采取的技术方案是：

一种电液线位移伺服系统中伺服控制器控制参数的调整方法，其特征在于，包括如下步骤：