电液位置伺服控制系统

摘要：采用电液比例方向阀，设计了电液位置伺服控制系统，以 LABVIEW 和 MATLAB

混合编程实现系统的实时控制功能，以个人计算机为数字控制器，采用 NI 公司的 USB-

6008 数据采集卡完成数据采集、数据输出控制等多项功能。针对电液比例位置控制系统的

特点，建立数学模型。对于系统的不稳定性，采用 PID 控制算法对其进行校正，提高了系

统的精度及响应速度。

关键词：LABVIEW,MATLAB,位置控制，PID 算法

0 前言

电液位置伺服系统是最基本和最常用的一种液压伺服系统，如机床工作台的位置、板

带轧机的板厚、带材跑偏控制、飞机和船舶的舵机控制、雷达和火炮控制系统以及振动试验

台等。在其它物理量的控制系统中，如速度控制和力控制等系统中，也常有位置控制小回

路作为大回路中的一个环节

电液位置伺服系统主要是用于解决位置跟随的控制问题，其根本任务就是通过执行

机构实现被控量对给定量的及时和准确跟踪，并要具有足够的控制精度。电液伺服系统的

动态特性是衡量一套电液伺服系统设计及调试水平的重要指标。它由电信号处理装置和若

干液压元件组成，元件的动态性能相互影响，相互制约及系统本身所包含的非线性，致

使其动态性能复杂。因此，电液伺服控制系统的设计及仿真受到越来越多的重视

[1]

。

本文以比例方向阀实现对伺服油缸的位置控制，加入位移传感器构成位置闭环控制

系统。采用 NI 公司的 USB-6008 数据采集卡完成数据采集、数据输出控制等多项功能，

以 LABVIEW 和 MATLAB 混合编程实现了良好的实时控制功能。

1 系统原理及建模

1.1 系统组成及原理

电液位置伺服控制系统以液体作为动力传输和控制介质，利用电信号进行控制输入

和反馈。只要输入某一规律的输入信号，执行元件就能启动、快速并准确地复现输入量的

变化规律。控制系统结构图如图 1 所示：

       

  

图 1 电液位置伺服控制系统结构图

计算机

D/A

放大器

比例方向阀

液压缸

负载

位移传感器

A/D