对称四通阀控液压缸建模研究.pdf

对称四通阀控液压缸建模研究 刘保杰强宝 民 第二炮兵工程 学院西安7 1 0 0 2 5 摘要根据对称阀控非对称液压缸的特性 ，重新定义了负载压力和负载流量 ，推导出同时适用于对称阀 控非对称液压缸和对称阀控对称液压缸的数学模型，为对称阀控液压缸系统的稳态和动态特性分析及液压控制 回路的创建提供了理论依据。 关键词阀控液压缸；负载流量 ；负载压力；数学模型 中图分类号T H1 3 7 ． 5 1 文献标识码 A 文章编号1 0 0 1 0 7 8 5 2 O l 1 0 70 0 1 5 0 4 Ab s t r a c t B a s e d o n t h e f e a t u r e o f a s y mme t ric h y d r a u l i c c y l i n d e r c o n t r o l l e d b y s y mme t ri c v alv e ，t h e p a p e r r e - d e fi n e s t h e l o a d p r e s s u r e a n d t h e l o a d fl o w，d e ri v e s t h e ma t h e ma t i c a l mo d e l t h a t i s s u i t a b l e f o r b o t h a s y mme t ri c a n d s y mme t ric h y d r a u l i c c y l i n d e r s c o n t r o l l e d b y s y mme t r i c v a l v e ，p r o v i d i n g t h e o r e t i c a l b a s i s for t h e s t e a d y a n d d y n a mi c s t a t e c h a r a c t e ri s t i c a n aly s i s o f h y d r a u l i c c y l i n d e r s y s t e m c o n t r o l l e d b y s y mme t ri c v a l v e a n d t h e b u i l d i n g o f h y d r a u l i c c o n t r o l c i r c u i t ． Ke y wo r d s v alv e c o n t r o l l e d h y d r a u l i c c y l i n d e r ；l o a d fl o w； l o a d p r e s s u r e ； ma t h e ma t i c a l mo d e l 0 引言 阀控液压缸系统是工 程上应用较 广泛 的传 动 和动力系统。 由于阀控对称液压缸 系统 比阀控 非 对称液压缸 系统具有更好 的控制特性 ，因此 ，在 实际生产 中得 到了广泛的应用 。但 是对称液 压缸 加工难度大 ，滑动摩擦 阻力 较大 ，需 要 的运行 空 间也大 ；而非 对称 液 压缸 构造 简单 ，制造 容 易， 单边滑动密封的效率及可靠性高 ，工作空 间小⋯ 。 近年来 ，随着控制技术 的发 展 ，阀控 非对称液 压 缸系统的控制特性越来越好 ，在工程应 用 中的地 位 日益显现。然 而 ，在分析 阀控非对称 液压缸 系 统的大量文献中 ，仍沿用 阀控对称液压缸系统 的数学模 型和部分参数 的定 义方式 ，对 阀控液压 缸系统的性能分析造成 了一定 的影响。本文重新 定义 了负载压力与负载 流量 ，推导 出同时适用 于 对称 阀控非对称 液压缸和对称 阀控对称液压缸 的 数学模 型。 1 重新定义负载压力 根据活塞的受力 见图 1 情况，定义负载压 力如下 1 当活塞正向伸出 Y 0 时，负载压力 D一 一 LA，一 起重运输机械 Pl A1一P2 A2 A， 2 0 1 1 7 P l n P 2 1 2 当活塞反向缩回 Y 0 时阀芯右移，即 0 ，则滑阀 2腔 的流量方程为 C aoX √ 吾 P s I P - ady￡ 3 一 1 S 一 c OX v √ 吾 A 4 式中g 为无 杆腔的流量 ，m ／ s ；q 为有杆 腔的流量 ，m ／ s ；C 为电液 比例方 向阀的流量系 数 ； 为 电液 比例方向阀的面积梯度 ，m； 为电 液 比例方 向阀 的阀芯 位移 ，m；P为液 压油 的密 度 ，k m 。 由式 3 和式 4 可得 √ 两 P 2 A 2A 5 q1 P s P 1 1 “ 一 液压缸的输出功率 N P 1 g l P 2 g 2 6 由式 5 和 6 可得 N P1 q 1 一 P 2 q 2 P1 一 n 尸 2 q 1 P L q 1 7 理想情况下的液压缸的输入功率 N PL g LN 故可定义负载流量 q L q 1 8 2 当活塞反向缩 回 Y 0 时阀芯左移，即 0 时 ，流人液压缸 进油腔的流量 c ip C ep P I 1 5 从液压缸回油腔流出的流量 c I P 2 一 一 1 6 式 中C e p 为液压缸外泄漏 系数 ，m ／ N s ； C i 。 为液压缸 内泄漏系数 ，m ／ Ns ； 为有效 体积弹性模量 包括油液 、连接管道 和缸体 的机 械柔度 ，N ／ m ；V 1为无杆腔 的有 效容积 包括 阀、连接管道和无杆腔 ，m ； 为有杆腔的有效 容积 包括阀、连接管道和有杆腔 ，m 。 此 时 』 A y 1 7 【 一A Y 式中 为无杆腔 的初始容积 ，m 。 ；v o 为有 杆腔的初始容积，m ；L 为活塞左端面到大腔端 底的初始距离，m；L 为活塞右端面到小腔端底的 初始距离 ，m；Y为活塞输出的位移 ，m。 由式 1 和 5 可得 D一 1／ 1 3 8 由式 8 、 1 5 、 1 7 和 1 8 可得液压 缸流量方程为 q Lq lc cf Ps4 V t d d P L l d t 1 9 式中C i 为等效泄漏系数，C 为附加泄漏系 数 ， 为等效总容积 。 C i 。 [ C i 。 1n 。 C 。 ] ／ n 1 C f [ C i p C 。 p 凡一C ip ] ／ n 1 起重运输机械 2 0 1 1 7 2 当活塞反 向缩 回 Y0 ，则 阀的线性化 流量方程为 q L 2 5 v L 由式 4 、 9 和 2 5 可得 q L q 】 K q x 一K c P L 2 6 式中 为 流 量 增 益 ，K 为 流 量 一压 力 系数 。 起重运输机械 2 0 1 1 7 K q C a to √ P s Kc- C d O - v P s． P L 2 当阀芯左移 时，即 0 时，液压缸的输 出力和负载力的平衡方程为 1 A 2 P I JA 1 m B K yF L 2 8 2 当活塞反 向缩回 Y 0 为例进行推导。 由式 1 9 、 2 6 和 2 8 可得阀控非对称 液压缸系统的传递函数方块图，如图2 。 图 2 阀控非对称液压缸系统的传递函数方块图 7结论 本文根据阀控非对称液压缸的特性 ，重新对 一 l 7 一 智 能 化 邮 包 分 拣 系 统 的 设 计 王晴邹学状 中国矿业大学机 电工程学院徐 州 2 2 1 0 0 8 摘要设计了一种基于单片机控制的邮包 自动分拣系统。它是在传统带式输送机和现有自动分拣技术的 基础上，利用先进的条形码识别技术和单片机进行控制的自动化分拣系统。该分拣系统分拣作业快速、灵活、 准确，操作、维护简单、方便。在设计中运用了机械设计、单片机控制、接口技术、数据采集与处理等技术理 论。该系统的应用大大减少了劳动力 ，提高了工作效率。 关键词邮包；条形码；单片机；智能化分拣系统 中图分类号T H 6 9 1 ． 5 文献标识码 A 文章编号1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 1 0 7 0 0 1 8 0 4 Ab s t r a c t T h e p a p e r d e s i g n s a n a u t o ma t i c p o s t a l p a r c e l s o r t i n g s y s t e m b a s e d o n S CM c o n t r o 1 ． T h e s y s t e m u s e s t h e a d v a n c e d b a r c o d e i d e n t i f i c a t i o n t e c h n o l o g y a n d S C M c o n t r o l f o r t h e a u t o ma t i c s o r t i n g o n t h e b a s i s o f t r a d i t i o n a l b e l t c o n v e y o r a n d e x i s t i n g a u t o ma t i c s o rt i n g t e c h n o l o g i e s ． Th e s o r t i n g o p e r a t i o n o f t h e s o rti n g s y s t e m i s f a s t ，fl e x i b l e ，a c c u r a t e，a n d t h e o p e r a t i o n a n d ma i n t e n a n c e i s s i mp l e a n d c o n v e n i e n t ．I n t h e d e s i g n，t h e o r i e s l i k e me c h a n i c al d e s i gn ，S CM c o n t r o l ，i n t e r r a c e t e c h n o l o gy ，d a t a a c q u i s i t i o n a n d p r o c e s s i n g ，e t c ．a r e e mp l o y e d ．T h e a p p l i c a t i o n o f t h e s y s t e m g r e a t l y r e d u c e s t h e l a b o r a n d i mp r o v e s t h e wo r k i n g e f f i c i e n c y ． Ke y wo r d s p o s t a l p a r c e l ； b arc o d e ； S C M ； i n t e l l i g e n t s o rti n g s y s t e m 以美 国、日本及 欧洲 为代表 的发 达 国家 ，在 分拣系统的应用方面 自动化程度越来越高。智能 分拣系统 已成为大 中型物流 中心、配送 中心 和流 通 中心不可缺少 的部分 ，在邮政业 中得到广 泛 的 应用。 与整个物 流业 的大环境相 比，我 国在分 拣系 统技术方 面相对 较落后 ，人工作业 的情况 非常普 遍 ，电子标签 、R F技术等辅助拣选系统 的应用不 多，智能化拣选系统更是缺乏。我国分拣系统的 应用呈 自动化 系统和设 备应用范 围不广 泛 、集 约 化程度低的特点。 针对我 国邮件 分 拣 自动化程 度不 高 的问题 ， 本文设计 了基于单片机控制的全 自动邮包分拣系 统 ，以实现 邮政 分拣的 自动化 、降低工人 劳动强 负载压力 与负载流量进行 了定义 ，建 立 了阀控非 对称液压缸系统的数学模型。该数 学模 型更符合 设备 的实际工作情况 ，且具有统 一性 ，既适合 阀 控非对称液压缸系统 ，又适合 阀控对称液压缸 系 统 。所建立 的数 学模 型为阀控液压缸系统稳态 和 动态特性 的分析 、系统的仿真和创建液压控 制 回 路等提供了理论基础。 参考文献 [ 1 ]王宣银 ，李尚义，刘庆和 ．单阀双非对称缸反向驱动 同步控制[ J ] ．机床与液压，1 9 9 4 2 7 3 7 7 ． [ 2 ]史显忠，屈福政 ．对称四通阀控非对称液压缸动态分 析[ J ] ．起重运输机械，2 0 0 6 9 6 7 6 9 ． [ 3 ]王慧 ．电液伺服／ 比例控制示范实验系统研究[ D] ．杭 州浙江大学机械与能源工程学院，2 0 0 8 ． 一 1 8 一 [ 4 ]李阁强，王爱花，谢海良，阀控非对称缸被动加载系 统数 学 模 型 的建 立 [ J ] ．机 床 与 液压 ，2 0 0 9 ，3 7 8 7 8 ． [ 5 ]沈瑜 ，高晓丁，王筠 ．对称阀控非对称液压缸的电液 比例位置控制系统建模与分析[ J ] ．陕西科技大学学 报 自然科学 版 ，2 0 0 7 ，2 5 4 1 0 5 1 0 9 ． [ 6 ]李学能，韩艳艳 ．基于 S I MU L I N K的阀控液压缸的仿 真[ J ] ．装备制造技术，2 0 1 0 2 3 0 3 2 ． [ 7 ]王春行 ．液压控制 系统 [ M] ．北京机械工业 出版 社 ．1 9 9 9 ． 作 者刘保杰 地 址陕西省西安市第二炮兵工程学院2 0 2教研室 邮 编7 1 0 0 2 5 收稿 日期2 0 1 01 2 2 3 起重运输机械 2 0 1 1 7