电液伺服阀控马达速度闭环数字控制系统的应用研究王军政（北京理工大学自动控制系，北京100081）将伺服阀与马达连接在一起，用嵌入式PC104总线实现智能控制算法。提高了系统的固有频率，-集线器监控计算机液压油源入计算机放功率器伺服阀马达负载测速装置光电编码器f王军政：电液伺服阀控马达速度闭环数字控制系统的应用研究1.1液压系统的选型与设计为了使研究更切合实际，现以某实际系统的指标作为设计依据：马达大角速度150rad/s；大角加速度1800rad/s2；负载转动惯量（含马达）J=由以上指标可以计算出马达承受的大总力矩140N.m.通过分析比较，选用的A2F55斜轴式液压马达参数：马达排量5MPa；高转速n= 3000r/min.经计算可得马达的大工作流量q：max= 79L/min，大负载压力pLimx=考虑到伺服阀的压降，选择液压系统的供油压力为21MPa.由马达的大工作流量选定型号为FF106A-218的力反馈两级结构和零开口形式的电液伺服阀，参数为：额定压力21MPa；额定流量100L/min；额定电流40mA（单线圈）。
伺服阀与马达结构连接的设计。马达固有频率机远程控制。下位机运行于DOS操作系统，实时接收上位机发送的指令信号，并接收转速测量值，经控制运算通过D/A输出。该系统采用这种模式，上位机运行于Windows环境，实现了对电液伺服系统的实时监控。通过修改下位机控制器参数，即可实现系统在线测试。
1.3测速装置的研制容积。
由式（1）可知，要提高马达的固有频率，只能增加马达排量和减少液体工作容腔体积。从节能的角度考虑，不提倡增加Dm，因此只能减少V0.系统设计了专用连接板，卸去马达后盖，直接将伺服阀和马达安装成一体，既减少了V0，也使得结构十分紧凑。经计算V0约为117cm3.E为690MPa，计算可得系统的固有频率为226Hz. 1.2功率放大器及嵌入式计算机系统的设计系统选用的伺服阀电流为±40mA.从使用方便性考虑，所设计的放大器增益应能连续可调，并能通过调零电路调节伺服阀零偏，同时加入200Hz左右的抖动信号以减少伺服阀死区。功率放大器的原理简图如所示。
作为控制系统的核心，所选用的计算机必须考虑实用、可靠、性能价格比高等优点。考虑到系统性能价格比和今后实际应用等因素，选用嵌入式PC104总线的486/66CPU板。板上自带以太网卡、目前光电编码器已经能够达到每转约1万个脉冲，而且抗冲击，抗振动，满足高低温要求等，不论在速度系统还是在位置系统中均可以使用。因此，这一技术的应用具有广泛性。系统选用光电编码器作为测速元件，每转2 000个脉冲，输出A，B，C3组差分形式的电脉冲信号，其中A，B两信号相位差90*C信号每转输出1个脉冲，用于清零。码盘允许的大转速6000r/min，响应频率50Hz.当液压马达带动码盘转动时，将发出与转速成正比的脉冲序列，通过同时测量脉冲的个数和对应的时间就可以计算出转速。根据对脉冲的不同测量与处理方法分为测频（M）法测周（T）法和变M/T法。由于存在±1计数误差，使得测频法在低速时、测周法在高速时精度都不高。而变M/T法是在某一转速下计取规定的转速脉冲数和这一时间内的高频基脉冲计算转速的，其中规定的转速脉冲数是随转速而变化的。
设t为转速检测时间，pc为码盘每转脉冲数，fc电子盘等，其集成度高，这种板卡既有工业品又有宽温型（-40~85*C），可根据不同要求选用不同型号，可靠性能得到完全保证。
为高频时基脉冲频率，t时间内要计取的码盘脉冲数为m1，码盘脉冲计数器从0计到m1时对应的高频时基脉冲数为m2，则转速n可由下式计算：ElectronicPublishingIm1被预先置入计数器中。为了得到本次预置北京理工大学学报值，可用上一次转速值进行计算，之所以这样计算是因为转速是连续变化的。因此本次预置的码盘脉冲数可由下式计算：和PC104总线直接通讯。经联机模拟试验测试，当转速从-3000~3000r/min变化时，该装置的测速误差不大于0.根据以上原理，系统的测速装置采用了8751单片机控制8253计数器，并通过锁存器和总线缓冲器接入PC104总线上，可实现单片机测得的转速结果2控制算法与性能分析忽略高频成分后，未加校正环节的阀控马达速度控制系统传递函数框图如所示。
对应的开环传递函数为G⑷H（s）=K0.控制规则如下：3试验研究磨液压油作为工作介质时，用监控机上开发的瞬态响应分析软件对系统进行了大量的阶跃实验。
为常规PI算法测得的实验曲线，为智能控制算王军政：电液伺服阀控马达速度闭环数字控制系统的应用研究智能控制算法时的阶跃响应4结论①结构上将阀与马达连接成一体，提高了系统频带，并且结构紧凑；②开发的码盘数字测速装置精度高、响应快、范围宽；③采用智能算法比常规PID算法控制效果好；④本系统采用光电编码器作为测速传感器，同时用计算机数字控制器和分布式控制系统，功能强大，通用性强，性能价格比高。系统集控制、测试、管理于一体。该技术可以用于其它多种场合，另外改变软件算法能使系统用于位置伺服系统。
