前言

液壓伺服系統以其重量輕、體積小、力矩大等優點得到廣泛應用。但由于漏油、油液污染等因素影響，液壓伺服系統中普遍存在參數時變、非線性，尤其是閥控動力機構流量非線性等現象。隨著計算機技術的發展，液壓傳動技術發展成為包括傳動、檢查、控制在內的完整的自動化技術。由于電液伺服系統具有比較大的不確定性和干擾，給電液伺服系統提出了很高的要求。

因為電液伺服系統的巨大經濟效益和潛在價值，受到了液壓和控制領域眾多學者的重視，并且一度成為該領域的前沿課題。由于電液伺服系統是典型的被動式力控制系統，在動態加載過程中，存在由舵機系統的主動運動引起的多余力。多余力混入加載系統，不僅嚴重影響加載精度，而且對其他控制性能也有不利影響，電液伺服系統的許多重要性能指標都和多余力有關。對于如何克服多余力的問題，目前國內外學者提出和應用了各種各樣的方法，其中基于結構不變性原理的多余力抑制是應用最普遍的主動消擾方式，某單位將其應用在3—4FM型導彈空氣動力負載仿真臺上，或將其成功用于直升機旋翼加載上，還有其他用在船舶舵機和飛機起落架的加載上等，都取得了令人滿意的效果。

電液位置伺服系統主要是用于解決位置跟隨的控制問題，其根本任務就是通過執行機構實現被控量對給定量的及時和準確跟蹤，并要具有足夠的控制精度。電液伺服系統的動態特性是衡量一套電液伺服系統設計及調試水平的重要指標。它由電信號處理裝置和若干液壓元件組成，元件的動態性能相互影響，相互制約及系統本身所包含的非線性，致使其動態性能復雜。因此，電液伺服控制系統的設計及仿真受到越來越多的重視。

1、電液系統數學模型

為了推導的簡潔性，在數學建模中需做適當假設。除此之外，加載液壓缸與等效負載可視為剛性連接，力傳感器得剛度較高，忽略其彈性變形。由于實際中需對舵機進行精確地位移的加載，其自身內部的運動和相互作用力不在研究范圍之內，舵機系統以其位移的形式作為加載系統的輸入，以此為基礎研究電液伺服加載系統。

3、MATLAB仿真

常規PID控制器的調節性能取決于參數Kp，Ki，Kd的整定情況，參數整定的好，則控制效果就好，否則相反。參數的整定通常有兩種可用的方法：理論設計法和實驗確定法。通過大量的實驗，選擇PID參數分別為：Kp=1.1，Ki=0.2，Kd=0.01。Simulink模糊PID伺服系統仿真模型如圖3所示，在Simulink運行下的仿真圖如圖4所示：

圖3 Simulink模糊PID伺服系統仿真模型

圖4 PID控制的仿真圖

仿真結果顯示，設定參數相同的情況下，加入PID控制器實時修正PID參數，可以更好的控制被控對象。PID參數一旦固定，在時變情況下的適用性受到很大制約，通過在線自調整參數，使控制性能一直保持在最優狀態下，有更好的控制精度和魯棒性。

4、結論

本文研究針對電液系統被動加載時存在較大多余力及結構不變性原理難以完全補償的問題，對整個控制系統進行了建模和仿真。建模過程與仿真結果表明，對系統建立正確的數學模型并進行分析仿真，分析系統的動態特性，可以有效地預見系統的輸出，達到對系統工作狀態的了解，提高了設計和分析系統的效率。利用MATLAB/Simulink仿真提供的系統的可靠性驗證，該系統具有控制精度高、穩定性能好、使用方便等優點。

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