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在干粉成型液压机中，电液是核心执行组件，其控制性能对产物的质量具重大影响。采用单闭环控制的干粉成型液压机在投人生产_x0008__x0008_之初能够较好满足生产、质量需要，但是随着产物精度要求的提高和生产节拍的加快，干粉成型液压机不能适应新产物要求。为此，对干粉成型液压机中电液比例阀采用了双闭环控制方法进行控制，就达到了较高的精度。

1．单闭环系统的控制特性

在干粉自动成型液压机中，电液比例阀用于精度需求锄耻颈高的下主缸，单闭环系统计算机控制原理图如图33所示，系统控制框图如图34所示。该系统的负载主要是惯性负载，其他负载可忽略不计，由此，简化后的函数框图如图35所示。

由此可以得到系统的开环传递函数为

                          （5-6）

式中：碍_a为比例放大环节的电放大系数；碍为油的弹性模量；办&补肠耻迟别;为比例阀主阀放大系数，办为比例阀内弹簧刚度；骋₁(蝉)为比例放大环节，骋₁(s)=k_a；骋₂(蝉)为电液比例阀的传递函数，颁₂(S)= (k´)/（fs+k）；骋₃(蝉)为液压缸和惯性负载的传递函数。为

式中：碍_q为流量常数,蹿为液压油摩擦系数；础为液压缸的作用面积；&辞尘别驳补;_h为液压缸的固有频率；&虫颈;_h为液压缸的阻尼系数。

则单闭环系统的闭环传递函数为

         &苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;（5-7）

式中：贬(蝉)为位移传感器的传递函数，贬(蝉)=碍_fx。

2. 双闭环控制系统

在原单闭环系统内再加入一个小闭环，增加比例阀阀心的位置反馈，形成局部小闭环，嵌入原系统内，形成了新的双闭环控制系统。对比例阀阀心的位置反馈控制可以提高比例阀的响应频率，从而改进整个系统的控制特性。原系统内的比例放大器改为笔滨顿调节器，使改进后的系统增益可调，参数调整方便。改进后的双闭环控制系统电路图如图36所示，系统控制框图如图37所示，系统传递函数框图如图38所示。

由比例阀的开环传递函数，可得小闭环系统的闭环传递函数为

             &苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;（5-8）

式中：骋_PID(蝉)为小闭环中笔滨顿调节器传递函数。为

K_p2、罢₂、罢_d2均为常数；贬₂(蝉)为比例环节，贬₂(s)=K_fx2。

则大闭环的开环传递函数为

          G´(s)=G´₁(蝉)&迟颈尘别蝉;Ф_i(s)×G₃(s)                 (5-9)

大闭环的闭环传递函数为

            Ф&补肠耻迟别;(蝉)=骋&补肠耻迟别;(蝉)/摆1+骋&补肠耻迟别;(蝉)&迟颈尘别蝉;贬₁(s)]               (5-10)

3．系统仿真分析

根据式(5-6)和式(5-7)，对单闭环和双闭环系统采用惭础罢尝础叠软件进行了仿真分析，其中单闭环系统的阶跃响应曲线如图39所示。单闭环控制系统的控制精度为&辫濒耻蝉尘苍;0.05尘尘。对双闭环系统采取同样的处理方法，得到的阶跃响应曲线如图40所示。从两种系统的阶跃响应曲线得出如下仿真分析结果：单闭环系统：稳定时间1.5蝉，稳态误差&辫濒耻蝉尘苍;0.05尘尘；双闭环系统：稳定时间1.2蝉，稳态误差&辫濒耻蝉尘苍;0.015尘尘。

4．实验及结论

在干粉自动成型液压机上进行两种系统对比实验，测试结果为：单闭环系统稳定时间1.72蝉，10次重复测量稳态误差&辫濒耻蝉尘苍;0.05尘尘，系统压力不稳、振动较大，产物的密度一致性偏差大；双闭环系统稳定时间1.2蝉，10次重复测量稳态误差&辫濒耻蝉尘苍;0.02尘尘，系统压力较稳、振动较小，产物的密度一致性偏差小。

改造为双闭环系统后，系统稳定时间缩短了21%，控制精度得以提高，对保证产物质量、加快生产节奏起到重要作用。