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图10
3、对于已经建立好的液压模型，还要对液压元件的参数进行修改，显示如图11所示；
图11
至此，就完成了液压系统模块的建立工作。
7.4液压动态结构图的建立
上面所建立的液压系统模块图是提供整个液压系统的框架结构，从分析的角度，我选择从极限位置考虑问题，这样可以使研究更加简单。具体是，对于所研究的多个缸的同步问题，也可以单分析一个缸，就假设其中的某个缸与基准缸相差最大距离时（在精度范围内，0.1%），看能不能在规定的时间内得到恢复，当然这里的规定的时间就是指液压缸进行举升过程中所需要的时间（10.6s），如果能够恢复，即表明可以实现同步，反之即是不合格。对于这种研究方法，采用的是用数学模型的方法进行的。在此之前，我们应该先得到液压系统的动态结构图。
构建动态结构图时，先要清楚闭环控制回路是在液压回路的那一部分，这里的控制回路是液压缸中的位移传感器检测到的位移信号，与基准缸的位移控制信号相比较，从而做出相应的调整，发出合适的控制信号作用于调速阀，通过控制调速阀的开口大小来实现控制流进该液压缸的流量，从而达到控制液压缸的速度，进而实现多缸的同步控制。所以这个结构动态图由调速阀、液压缸、负载构成的闭环控制系统。具体动态结构图如下图12所示;
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w z KsKRF Gf(s) kQQF kF(1?TFS) x 1 SkM221?2aMTMS?TMS 图12
图中w——表示预先给定的活塞位置输入信号；ks——位置偏差敏感元件（比例元件）的增益；kR——电放大器的增益；Gf(s)——电液调速阀的传递函数；
kQ——电液调速阀的流量增益；
kM——液压缸的传函（详细参221?2aMTMS?TMS数见下面部分分析）；kF(1?TFS)——液压缸所承受的负载的传递函数； 该液压系统要实现的同步精度在0.1%以上，速度v=3m/min，所以有
?v?0.1%?3m/min?3?10?3m/min?5?10?5m/s
单位时间（1s）内的位移量?s??v??t?5?10?5m
7.5 液压缸（带负载的情况）传递函数的确定
查阅《液压系统现代建模方法》可知，负载为FZ?0时液压缸的主控传递函
FvQ(s)?v(s)KM?22Q(s)TMs?2aMTMs?1
数为
式中：FvQ(s)——输出速度v(s)对输入流量Q(s)的传递函数； KM——放大系数；aM——阻尼比； TM——时间常数；C——综合液容。
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KM?1
S(1?ZVRP) TM?mC
2(Zvb?S2)Z1b aM?TM(?2v)
2mC1V0?Sl2 C?K式中：RP——缸的液阻，RP?b; S2 Zv——内泄漏系数，Zv??Q，此处按理想液压元件处理，查阅相关 ?p 网络资料，取0.0005；
b——黏性摩擦系数，取0.04；S——活塞的有效截面积。
当存在外部负载时，就相当于对液压缸的传递函数连接上一个附加传递函数，设为 FQF(s)?QF(s)?KF(1?TFS) FZ(S)式中：FQF(s)——一个比例微分环节； QF——由外部负载Fz引起的流量效应；
kF和TF分别是干扰传递函数中的放大系数和微分时间常数。 详细的参数计算过程如下：
1截面积：S??D2?0.25?3.14?2002?3.14?10?2m2；
4流量：Q?94.2L/min?1.57?10?3m3/s；速度：v?0.05m/s； 由公式：行程?l， 得，l?2?行程?2?0.53?1.06m 2又因为油液的弹性模量k?1.7?103Pa， 得：液阻RP?b0.04??40.5696； 2?22S(3.14?10)放大系数：kM?11??31.214;
S(1?ZvRP)3.14?10?2?(1?0.0005?40.5696)21
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1V0?Sl0.05?0.5?3.14?10?2?1.062C???39.23综合液容：； k1.7?10由前面确定的液压缸的型号可知，所选液压缸的质量：m?0.22kg； 时间常数：TM?mC0.22?39.2??65.47s； 22?42(ZVb?S)2(0.0005?0.04?3.14?10)Z1b0.040.0005?2?)?5.9527; 阻尼比：aM?TM(?2v)?0.5?65.47?(2mC0.2239.2得TM?4286.3209;2aMTM?2?5.9527?65.47?779.4465; 从而得，液压缸的主控传递函数：FvQ(s)?同时有：kF? TF?Zv0.0005??0.0159; ?2S3.14?1031.214
4286.3209s2?779.4465s?1C39.2??39200 2ZV2?0.0005所以因为负载的存在，加在液压缸上的附加传递函数为： FQF(s)?0.0159(1?39200s)
经分析求解得在负载不为零的情况下，液压缸的主控传递函数和附加传递函数，具体求解步骤如上所述。
7.6电液比例调速阀传递函数的确定
根据控制环节的数学模型来确定传递函数，对于电液比例调速阀的传递函数确定的具体方式如下：
（1）比例电磁铁线圈电压方程
di Ri?L?Ug （1）
dt其中：Ug——输入电压；i——线圈电流；R——线圈和放大器电阻； L——线圈电感
（2）比例电磁铁力平衡方程
Fme?kifi?kyxv （2） 其中：kif——电磁铁的电流力增益；ky——电磁铁的位移力增益； Fme——电磁铁的输出力；xv——电磁铁的输出位移。 （3）先导阀力平衡方程
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