液壓控制的案例
計算機建模與仿真在液壓伺服控制系統中的研究應用
國內的液壓仿真技術開始于20世紀70年代末80年代初。近年來在國內廣泛應用的液壓仿真軟件多屬于國外的產品，其中包括專門用于液壓仿真的軟件和用于機械或機電系統的液壓仿真功能的軟件。總的說來這些產品在圖形化建模、模型庫內容的豐富性、界面友好和操作方便等方面都取得了比較大的成功，同時在三維實體運動和動力分析與仿真、查錯功能、建模的具體方法或功能的多樣性方面又各有所長。
幾十年來，我國非常注重仿真技術的發展與應用。建模與仿真技術在許多領域的系統規劃、分析、設計、實施、維護、管理、人員訓練等方面發揮了重要的作用。
2 液壓伺服控制系統系統建模與仿真原理
建模與仿真技術具有很高的科學研究價值和巨大的經濟效益，它是以相似原理、系統技術、信息技術以及仿真應用領域的有關技術為基礎，以計算機系統與應用有關的物理效應設備及仿真器為工具，利用模型對系統進行研究的一門多學科的綜合性的技術。由于建模與仿真技術的特殊功效，特別是安全性和經濟性，使得建模與仿真技術得到廣泛的應用。建模與仿真包括3個基本要素：系統、模型和計算機，聯系著它們的3項基本活動是模型的建立、仿真模型建立和仿真實驗。其關系圖如圖1所示。
圖1 仿真3要素及關系圖
根據機械裝備的要求，液壓控制系統可以對位置、速度、力等任意被控對象按一定的精度進行控制。并且在有外部干擾的情況下，也能穩定而準確的工作。通常液壓伺服控制系統由以下單元組成：指令單元、比較單元、控制放大器、電液控制閥、執行元件、負載、檢測單元、能源裝置等。
液壓伺服控制系統其指令單元可以是信號發生器、電位器、計算機或其他電子器件，根據系統動作的要求發出相應的電壓信號。
展開 五金沖壓設備液壓機對液壓控制閥的要求
五金沖壓件加工廠，用于五金沖壓的壓力機有多種，液壓壓力機是較常用的一種。液壓壓力機的傳動系中，有個關建部件即液壓控制閥。在液壓系統中，用于控制和調節液體的壓力高低、流量大小以及改變流量的方向的元件，統稱為液壓控制閥。那么液壓機的液壓系統對這些控制閥有哪些基本的要求呢？液壓傳動系統對液壓閥的基本要注有以下幾點：
1. 結構簡單，緊湊、動作靈敏、使用可靠，調整方便；
2. 密封性能好，通油時壓力損失小；
3. 通用性好，便于安裝與維護。
展開 許仰曾-對未來液壓技術的探討（轉自液壓傳動與控制）
目前液壓比例元件可以分為模擬式比例閥與數字式比例閥，為了適應數字技術的發展，目前的模擬式比例閥的輸入也已經發展可以具有數字量的輸入接口或用數字電路結構實現的總線接口，這二個技術措施都提高了模擬式比例閥與計算機的直接接口能力和信息交互能力（圖1-66與圖1-67）。
圖1-66 模擬式比例閥的數字接口
圖1-67 比例閥的CAN總線接口
2）高頻響的軸控制器
高頻響的軸控制器（圖1-69）是液壓智能控制元件的電控硬件基礎。
圖1-69 PC運動控制器的液壓控制系統
從液壓智能元件工作原理可以理解，智能元件的運算速度要求非常之高，要能夠隨著工況的瞬間變化而作出運算決策。因此已經不是一般通用PLC可編程邏輯控制器可以承擔的了。這時由于首先需要傳感器識別然后微處理器運算，再動作泵或閥的執行，因此整個控制過程要求很高的頻響，所以控制器就應該有充分的響應速度實時處理才能達到效果。
這時電控硬件需要更專用的微程序控制器（數字軸控制器），它的應用將越來越得到重視。微程序控制器就是專門用于運動控制的PLC，是專制的更結合應用對象的控制器，設計、結構、修改或擴充都簡單方便，不僅結構上模塊化、易于實現控制系統集成化標準化，為液壓運動控制系統提供一個統一的硬件平臺，甚至可以將PC機系統嵌入到此運動控制卡中，形成PC運動控制器的液壓系統（圖1-69）。
目前力士樂數字軸控制器（如R901134618等）就是液壓驅動控制方面的“全能型”的微程序控制器，有開放式接口和編程標準。按照預定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來控制電動機的啟動、調速、制動和反向的主令裝置。
展開 鑄造技術：半連續鑄造機三種速度 液壓控制技術
3.三種鑄造速度液壓控制回路比較分析
鑄造機鑄造速度控制是整個鑄造機的關健點，要系統地根據鑄造工藝特點和相關匹配技術進行控制方式的設計，依據設計有閉環控制和開環控制。
鑄造速度為開環電液控制系統，控制的輸出結果無法進行檢測和反饋，鑄造速度設置采用電位器調節，調速波動大。整個系統跟隨性和穩定性比較差，一旦發生油路泄漏故障不易發現。鑄錠錠尾翹曲、懸掛、冷隔、底部裂紋、漏鋁甚至夾渣等缺陷都與鑄造速度控制精度等密切相關。開環控制，操作人員只能以人工調節鑄造速度的鑄造工藝，操作人員的經驗和技能直接影響鑄造成功率和質量。
鑄造速度為閉環電液控制系統，PLC作為控制核心，將控制液壓系統驅動鑄造機按規定的鑄造工藝流程運行，各動作之間有可靠的聯鎖保護和嚴格的順序控制。在鑄造過程中，實現聯鎖保護功能。鑄造速度變化時，將引起鋁液流量的變化，為此將通過自動調節傾動爐出口鋁液流量來保證正常鑄造時鋁液流量，并且在鑄造準備過程沒有完成的情況下，傾動爐禁止傾動等，以免產生誤操作，發生安全事故。
以下介紹三種閉環的鑄造速度液壓控制回路。
（1）基于電液閉環比例鑄造速度液壓控制回路如圖2所示，液壓泵采用變量柱塞泵，可以根據外負載的變化自動調整泵自身的輸出流量，用于適應內導液壓缸、分配流槽舉升液壓缸及鑄造平臺舉升液壓缸在切換工作中產生的流量變化大的特點。鑄造平臺空載快速上升動力由低壓大流量定量泵滿足工作。其余工作的液壓泵配置采用一用一備形式，雙泵可同時工作。進入正常鑄造程序時，液壓泵不動作，速度控制回路前端配置有德國BoschRexroth公司的閉環比例方向閥，該類閥件具有溫度補償和壓力補償功能，配套比例放大板，將系統發出的信號通過放大處理后，實現對比例電磁鐵的調節，完成流量增大、減小及穩定的控制。閉環比例閥換向至鑄造位，缸內油通過閉環比例閥回油箱，平臺慢速下降。
展開 
伺服液壓運動控制-選擇PLC還是運動控制器？（轉自液壓傳動與控制）
一些閉環運動控制的應用很顯然需要運動控制器，然而一些人也可以通過使用PLC來實現閉環控制。當然，選擇何種控制方式常常難以定論。
當你可以使用PLC控制的時候，為什么還需要花錢去購買一個專用的電液運動控制器呢？答案很簡單。一般來說，考慮的因素包括使用數量，實現難度，可用時間，生產效率，精度要求以及經濟性等。做出何種決定往往是很模糊的。根據以往的經驗，我知道哪種類型的應用可以用PLC，哪種不適用。
對于大多數的控制系統設計者來說，成本是首當其沖的想法。最簡單的辦法就是購買帶有模擬量輸入和輸出的PLC用于各種軸的控制，還可以帶有一些數字I/O，接著就可以編程了。通常都是從最簡單的比例控制開始，甚至PID控制塊都不需要。這就是目前市面上大多數的液壓伺服控制的做法，人們接受液壓的培訓很多，但也僅限于此。
模擬量的反饋必須轉化縮放為位置單位。然而，我很奇怪的是，在一些PLC論壇里，很多的人在咨詢如何把一個模擬量轉化為毫米或英寸。如果編程的工程師在問，很顯然他啥也編不了。對輸入值比例縮放之后，很簡單的做法就是，從指令位置減去實際位置，差值乘以比例增益，該值作為模擬量的輸出至閥。就是這么簡單！
1. 該仿真顯示了當指令位置突然改變100mm時將會發生什么。控制輸出在100%飽和，執行器突然加速。實際位置則慢慢的接近100mm的目標值。
模擬量控制的PLC設置
PLC控制的一個挑戰發生在液壓缸的指令和實際位置相差很大的情況，因為此時輸出至閥的信號可能很大。結果就是液壓缸全速運動至指令位置。在指令位置的時候會發生什么就取決于增益和負載大小了。有時候液壓缸會平滑減速至指令位置，但是如果負載很大，也會產生超調，并帶有衰減振蕩。
關于此問題可以有多種解決方案。
展開 討論用于精密運動控制的電液控制閥（轉自液壓傳動與控制）
結論
設計一個滿足你的應用需求的液壓運動控制系統需要多方面的考慮。選擇一個合適的閥是必須的，也期望通過上述的羅列對你經驗的提升有更好的幫助。
其它的一些重要的因素包括選擇合適的位置、壓力或者力傳感器；閥盡可能的靠近油缸即控制器只控制油缸（無油液或者軟管的膨脹或壓縮）；選擇合適的運動控制器等等。
2006年會msc.easy5--基于MSC Easy5的車輛液壓控制閥動態特性仿真
基于MSC Easy5的車輛液壓控制閥動態特性仿真
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基于MSC Easy5的車輛液壓控制閥動態特性仿真.pdf
探索液壓伺服運動控制中的VCCM方程（轉自液壓傳動與控制）
液壓系統設計者應該熟知VCCM方程及其各種表達式，因為它對優化我們的設計非常有用。
我第一次在Jack Johnson的書里看到的VCCM方程等式為：
此處：
Vss：最大穩態速度
Kvpl：閥功率邊（powered land）流量系數（譯者注：或者叫進油口）
Ps：供油壓力
Ape：油缸活塞功率邊的面積（譯者注：或者叫油缸進油腔）
fl：負載力，與負載運動方向相反時為負，與負載運動方向相同時為正
ρv：進油口與回油口流量比值
ρc：進油腔有效面積與回油腔有效面積之比
最大的穩態速度發生在閥100%全開時。理解這一點非常重要，因為其決定了開環增益。開環增益用速度與控制輸出的百分比來表示，或用（mm/s）/ %來表示。如果穩態速度是500mm/s，則開環增益就是（5mm/s）/ %。正負100%的控制輸出也許是±10V，±20mA，或者甚至是4-20mA，此處12mA就是0%的控制輸出。
開環增益對于建模很重要。其用在開環傳遞函數就是：
此處：
OLTF:開環傳遞函數
K：開環增益
ζ：阻尼系數
L：拉普拉斯算子
ωn：自然頻率
如想要對液壓缸進行建模，了解其對控制信號的響應，該方程對我們的工程師來說就非常重要。開環增益也用于計算速度前饋增益，其與開環增益相互影響。
因此，如果我們想以250mm/s的速度來移動，而開環增益就是5（mm/s）/ %的話，我們目標速度（250mm/s）除以開環增益，就可以計算得到50%的控制輸出。直覺上就會告訴我們如果移動500mm/s就將得到100%的控制輸出。
流量系數
閥的流量系數Kvpl如上所述，用于計算穩態速度。如果穩態速度已知，你可以用VCCM方程計算閥的流量系數。
展開 054-基于AMESim的雙閥芯控制液壓缸研究
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如何計算伺服位置控制系統允許的回路增益（ 液壓傳動與控制）
因此，一旦液壓缸和控制閥被選定，滿足負載驅動的要求，這樣，油缸的自然頻率就可以計算出來。
所選控制閥的自然頻率（90°相位滯后頻率）必須足夠高，要么液壓缸的自然頻率，要么控制閥的自然頻率作為主振。由于驅動負載反應在液壓缸上，液壓缸的自然頻率一般15Hz或更少，盡管伺服閥或高頻響比例閥的自然頻率要高很多，因此液壓缸的自然頻率經常起決定作用。（其中一個例外就是，當液壓缸上的負載極小的情況。此種情況，液壓缸的自然頻率可以很高，控制閥的自然頻率就起決定作用。）
當低阻尼液壓缸的自然頻率起決定作用時，可以使用線性控制理來計算增益，允許的回路增益計算公式如下：
Kg = 6.28 × ζc× We
此處：
Kg：允許的回路增益, sec-1
ζc ：液壓缸阻尼比(小于0.50)
Wc：液壓缸的自然頻率，Hz.
當高阻尼控制閥的自然頻率起決定作用時，可以使用線性控制理論來計算增益，允許的回路增益計算公式如下：
Kg = 2.39 × Wv
Wv：控制閥的自然頻率，Hz.
取決于具體的應用需求，伺服位置控制系統允許的回路增益可以有很大變化。然而，我們的經驗表明，移動機械典型回路增益在7~15sec-1之間，而工業應用在15~30sec-1之間。
需要注意的是，上述兩個公式的增益計算都是比例的增益。在一些應用中，比例增益不足以高，無法滿足更高精度控制要求。這種情況，諸如電氣增益補償的措施就可以用進來，允許的回路增益提高3~10倍也不足為奇。因此，電子控制器供應商就有必要提供足夠的增益補償。
展開 圖文介紹如何讀懂液壓系統原理圖（上）（轉自 液壓傳動與控制）
遵循行內比較認可的定義，一個完整的液壓系統由五個部分組成，即動力單元、執行單元、控制單元、輔助單元（附件）和液壓油。之所以叫單元而不是元件，因為元件通常指代的是某一單個功能產品，而單元是很多個元件組成的一個功能集成體。
1. 動力單元
動力單元的作用是將原動機的機械能轉換成液體的壓力能，指電機帶動油泵，向整個液壓系統提供動力。
2. 輔助單元
輔助單元包括油箱、濾油器、冷卻器、加熱器、蓄能器、油管及管接頭、密封圈、快換接頭、高壓球閥、膠管總成、測壓接頭、壓力表、油位計、油溫計等。
3. 液壓油
液壓油是液壓系統中傳遞能量的工作介質，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。
4. 控制單元
控制單元(即各種液壓閥)在液壓系統中控制和調節液體的壓力、流量和方向。根據控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。根據控制命令方式的不同，可分為開關閥和比例/伺服閥。
5. 執行單元
執行單元(液壓缸和液壓馬達)的作用是將液體的壓力能轉換為機械能，驅動負載作直線往復運動或回轉運動。
從工程設計和現場布置的方便性，我們把上述五部分分成A和B來討論。
A: 包括動力單元、輔助單元、液壓油。根據實際情況和功能區分，我們更具體的定義為主油泵單元、油箱單元、循環泵組單元、以及蓄能器單元。
圖示為某一大型液壓系統泵站室內布置圖，包括：油箱單元、主泵組、蓄能器組以及循環泵組單元。
上圖實物對應的液壓原理參考如下（不包含蓄能器部分）。
A.1 主油泵單元
上圖所示為9臺主泵，其中8臺工作，1臺備用。工業連續生產的液壓系統，通常情況下會考慮備用泵。
我們現在對如下的單一泵組單元進行分析。
展開 
負流量控制和正流量控制液壓系統（轉自液壓草根）
負流量控制常按規多路閥中開(旁通)，節流調速的定量泵系統由于有多余的流量旁通回油箱而造成功率損失見圖（a）。如果設法減少旁通回油流量，則功率損失會大大減少，這就是負流量控制的設計思想，為此，需要在中開旁通回油路上設置一個節流孔作為流量檢測裝置，檢測出該節流孔上游的壓力，根據所檢測到的這個壓力，以流經這里的旁通流量最小為目標，控制變量泵排量，從而使旁通節流損失最小見圖(b)。
當通過節流孔的旁通流量增大，由于流體通過節流孔阻力增加，泵控制壓力將升高，在這種情況下，減小泵排量。因此負流量控制即是控制壓力與排量成反比，控制壓力信號增大，使變量泵的排量減小見圖（c）。
正流量控制負流量控制和正流量控制都屬于中開系統，但相對負流量控制當控制壓力信號增大，變量泵的排量減小而言，正流量控制則是當控制壓力信號增大，變量泵的排量也增大(見圖d)。通常正流量控制系統中先導操作手柄輸出的信號壓力，既用來操縱執行器控制閥，又用來控制泵排量，基于正流量控制系統泵的排量與先導操作手柄輸出的壓力信號成正比這一特點，液壓系統主控制器根據先導壓力信號及其變化趨勢，判斷執行器的流量需求及其變化趨勢，并據此對泵排量實施調節，使系統的流量供應能夠動態跟蹤執行器的流量需求，基本實現系統流量的實時匹配。
展開 053-基于AMESim的矢量控制變頻液壓絞車系統仿真
053-基于AMESim的矢量控制變頻液壓絞車系統仿真.part1.rar
053-基于AMESim的矢量控制變頻液壓絞車系統仿真.part2.rar
053-基于AMESim的矢量控制變頻液壓絞車系統仿真.part3.rar
053-基于AMESim的矢量控制變頻液壓絞車系統仿真.part4.rar
綜述電液伺服運動控制系統的計算（轉自液壓傳動與控制）
然而，在液壓運動控制系統，H.E. Merritt很自信的解釋他的結論：大多數液壓控制閥表現得像銳邊節流孔。并且，壓力和流量的關系可以采用如下簡單的公式來闡述：
Q = 100 × AQ(P1 – P2)?
此處
100是一個常數，lb-in.-sec,
AQ是過流面積（由閥的控制節流邊決定，為流道實際的幾何過流斷面面積）， in.2,
P1 – P2 是通過控制節流邊的壓差（P1必須大于P2）
Q是由上述參數計算得到的流量， in.3/sec.
為了正確的計算伺服閥或比例閥，我建議在上面的公式采用一個簡單的替代，即引入閥系數KV：
KV= 100 × AQ
此種關系只是一種近似的計算，但是無數的閥制造商接受的觀點是：經過一個典型的控制閥的流量與壓降的平方根有關。因此，我提出了一個定義，使得閥的選型和選擇更加具有可預見性。根據經驗定義KV并應用于閥，這樣就可以進行測試了，而無需設計一個新閥：
KV= Qr ÷ (?PQr)1/2
在此處
KV是節流孔流量系數， (in.3/sec) ÷ (?P)1/2
Qr是經過實際測試驗證的節流孔額定流量，此處閥工作在額定壓降，in.3/sec
PQr經過節流孔的額定壓差
流量壓降在閥的額定壓力和用于決定或者驗證閥額定流量的壓降之間是不同的。對于伺服閥的情況，如果你確定閥總的流量系數，則流量的額定壓差就是1000psi（7MPa）。
如果你只是考慮其中一個控制節流邊，閥芯只考慮一個方向移動，則流量額定壓降就是總壓降的1/2或者500psi（3.5MPa）。對于比例閥，整個閥的流量額定壓降是145psi（1MPa），單邊考慮的話就是72.5psi（0.5MPa），即只考慮兩個節流邊的其中一邊。
這種方法消除了一些高壓降閥所帶來的困擾。
展開 LMS Virtual.Lab Motion_視頻教程11之液壓控制模型
這一次主要通過一個液壓升降裝置（千斤頂）來演示在Virtual.Lab Motion中的Controls 和Hydraulics Block Editor的使用，和1D&3D聯合仿真不同的是這個是3D的液壓仿真，各有特點吧，希望對大家有用。
LMS Virtual.Lab Motion液壓控制模型教程.pdf
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Completed.rar
視頻教程下載地址：http://www.kuaipan.cn/file/id_75510756333846550.htm
