杨韩峰,郭彦青,张 宏,王晓强,林炳乾,党盈伟

(1.中北大学机械工程学院，山西 太原 030051）

（2.太原通泽智能工程股份有限公司，山西 太原 030032）

（3.陕西晟思智能测控有限公司，陕西 西安 710100)

摘要：针对液压缸位置控制系统低成本要求，设计了基于电磁换向阀的液压缸位置控制系统，对其液压系统和控制系统进行了设计，针对控制系统的非线性特性，提出了Bang-Bang控制和PFM控制相结合的控制算法，并运用AMESim和Simulink联合仿真验证了算法的有效性，最后通过实验验证了系统的稳定性。实际运行结果表明，基于电磁换向阀的液压缸位置控制系统性能稳定，液压缸位置误差小于1 mm。

关键词：电磁换向阀；液压缸位置控制；Bang-Bang控制；AMESim/Simulink联合仿真

中图分类号：TP273   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2020)02-0101-04
 

     液压缸位置控制技术是液压传动和控制技术的重要内容，目前已较为成熟。工业应用中以伺服阀、比例阀、高速开关阀作为控制元件的控制系统较为常见，系统的定位精度依赖于控制元件的精度，但这些控制系统仍然存在着需要解决的问题，如伺服阀、比例阀等元件成本高、技术复杂，高速开关阀的使用寿命不长、可靠性不高等。在某些精度要求不高的场合（精度小于1 mm），采用低成本电磁换向阀实现液压缸的位置控制具有很大的成本优势。

    目前针对电磁换向阀阀控液压缸位置控制系统及控制方法的相关研究较少。高强等通过高速开关阀和换向阀组合控制液压缸，采用卡尔曼滤波的PID控制算法实现液压缸位置的精确控制，但控制系统的核心是高速开关阀，故而不是纯粹的电磁换向阀控制；金里扬研究了基于电磁换向阀的液压缸位置控制系统，采用状态预测的控制算法实现精确定位。本文采用普通电磁换向阀通过BangBang控制和脉频调制（PFM）控制相结合的控制算法实现液压缸位置的精确控制，通过仿真和实验验证了算法的有效性和控制系统的稳定性。

1 液压缸位置控制系统
1.1 液压系统工作原理

    液压系统工作原理如图1所示。液压缸位置控制系统采用齿轮泵作为动力输出源，齿轮泵的动力由电动机提供，出油口连接三位四通电磁换向阀，用于改变液压系统油路的方向以控制液压缸工作；液压缸有杆腔安装有多圈绝对式编码器，用于采集液压缸的位移以形成闭环控制；安全溢流阀设置了系统的最高工作压力，防止液压回路超载；液控单向阀保证液压缸在完成位置定位后的油路锁紧保压。

图1 液压系统工作原理图略

1.2 控制系统工作原理

    液压缸位置控制系统由上位机、可编程逻辑控......

基金项目：山西省自然基金资助项目（201701D121079）；装备预研中国电科联合基金资助项目（6141B08231128）

作者简介：杨韩峰（1995—），男，硕士研究生，主要研究方向为高精密机电一体化，2458974212@qq.com.