圖中: u 為參考電壓，V; τ 為電機(jī)扭矩，N·m; J_m 為伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，N·m·s² /rad; B_m 為伺服電機(jī)阻尼系數(shù)，N·m·s/rad; ω_p 為電機(jī)與液壓泵角速度，rad/s; ω_m 為液壓馬達(dá)軸角速度，rad/s; ω_q 為曲柄的角速度，rad/s; B 為減速裝置減速比。

此外，圖中 M 為伺服電機(jī)，enc 為電機(jī)編碼器。給控制器。在曲軸上裝有 1 個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器，用于實(shí)時(shí)測(cè)量曲軸的位置、速度、加速度信息，并反饋給控制電機(jī)的傳遞函數(shù)方塊圖如圖 3 中所示。

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圖中: G_ω( s) 為速度環(huán)控制器傳遞函數(shù)，采用 PI 控制，G_ω( s) = K_p + K_i ×¹ ; S 為積分控制時(shí)間，s; K_p 為S電流環(huán) PI 控制器中的比例控制系數(shù); K_i 為電流環(huán) PI 控制器中的積分控制系數(shù); s 為時(shí)間變量，s; G_i( s) 為電流環(huán) PI 控制器傳遞函數(shù); i 為伺服電機(jī)電流，A; L 為電樞線圈的電感系數(shù)，H; Ｒ 為電樞線圈的電阻，Ω; K_τ 為電機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù)。

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中主要參數(shù)

機(jī)械液壓混合伺服壓力機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖 7 所示。

機(jī)械液壓混合伺服壓力機(jī)的實(shí)驗(yàn)器材及其參數(shù)見表 1。速度如圖中 A － B 所示，滑塊從上死點(diǎn)運(yùn)動(dòng)并加速下行。

第二段滑塊速度如圖中 B － C 所示，滑塊以較快速度等速下行。第三段滑塊速度如圖中 C － D 所示，滑塊下行到達(dá)設(shè)定位置進(jìn)行減速。

第四段滑塊速度如圖中 D － E 所示，滑塊進(jìn)入壓制階段以較慢速度等速下行。第五段滑塊速度如圖中 E － F －G 所示，滑塊速度減慢到零，此時(shí)曲柄到達(dá)下死點(diǎn) F，然后加速回程。

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第六段滑塊速度如圖中 G － H 所示，滑塊以較快速度等速實(shí)現(xiàn)上行回程。第七段滑塊速度如圖中 H － I 所示，滑塊速度減慢到零，曲柄回到上死點(diǎn)。

通過(guò)設(shè)定的滑塊的運(yùn)動(dòng)速度曲線和曲柄滑塊的數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到曲柄軸的轉(zhuǎn)速 ω_q0。在系統(tǒng)中對(duì) ω_q0 進(jìn)行反饋控制后得到滑塊的運(yùn)動(dòng)曲線。

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實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

機(jī)械液壓混合驅(qū)動(dòng)伺服壓力機(jī)的控制系統(tǒng)采用固高控制平臺(tái) Otostudio 編程實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的反饋控制。

針對(duì)控制系統(tǒng)的人機(jī)交互界面包括操作按鈕、滑塊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)顯示和液壓系統(tǒng)流量狀態(tài)顯示 3 部分，其中操作按鈕部分如圖 10 所示。

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實(shí)測(cè)曲線的對(duì)比，實(shí)線為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合曲線，虛曲線為設(shè)定理想曲線。從圖中可以看出，滑塊經(jīng)過(guò)在滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，液壓馬達(dá)進(jìn)油口和出油口的流量變化如圖 13 所示，實(shí)線為進(jìn)油路流量，虛線為回油路流量。

因?yàn)橐簤河吐分写嬖诘挠鸵盒孤┮约坝鸵和ㄟ^(guò)液壓油泵、液壓馬達(dá)等元器件的溢流等，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)中流量、油壓出現(xiàn)損耗，所以回油路的流量相比于進(jìn)油路的流量存在差異。

加速啟動(dòng)之后，以較快的速度下行，在設(shè)定的公稱 反饋控制，但是由于液壓系統(tǒng)傳動(dòng)過(guò)程中存在泄力行程內(nèi)降為較低的速度，到達(dá)下死點(diǎn)后，又以較 漏、響應(yīng)速度慢等因素，實(shí)際曲線和設(shè)定曲線間存快的速度回到上死點(diǎn)。從圖中可看出，盡管采用了 在明顯的滯后。

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結(jié)束語(yǔ)

本文提出的機(jī)械和液壓混合傳動(dòng)方案，既有機(jī)械壓力機(jī)的簡(jiǎn)潔高效，也有液壓機(jī)工作承載壓力較大，噪聲、振動(dòng)較小等優(yōu)點(diǎn)。

液壓系統(tǒng)采用泵控馬達(dá)閉式回路，利用 2 組單向閥進(jìn)行補(bǔ)油，具有一定的創(chuàng)新性和實(shí)用性。

目前只是針對(duì)常用的伺服壓力機(jī)運(yùn)動(dòng)曲線，基于固高六軸控制器編制了相應(yīng)的控制程序，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，考慮到液壓回路泄漏和液壓泵以及液壓馬達(dá)溢流所導(dǎo)致壓力和流量損失等不可避免的因素影響，下一步需要研究泄漏補(bǔ)償模型，使得系統(tǒng)運(yùn)行具有更高的精度和響應(yīng)速度。

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