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圖中: u 為參考電壓，V; τ 為電機扭矩，N·m; J_m 為伺服電機轉動慣量，N·m·s² /rad; B_m 為伺服電機阻尼系數，N·m·s/rad; ω_p 為電機與液壓泵角速度，rad/s; ω_m 為液壓馬達軸角速度，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，enc 為電機編碼器。給控制器。在曲軸上裝有 1 個旋轉編碼器，用于實時測量曲軸的位置、速度、加速度信息，并反饋給控制電機的傳遞函數方塊圖如圖 3 中所示。

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

實驗平臺設計、實驗結果與分析

實驗平臺中主要參數

機械液壓混合伺服壓力機實驗平臺如圖 7 所示。

機械液壓混合伺服壓力機的實驗器材及其參數見表 1。速度如圖中 A － B 所示，滑塊從上死點運動并加速下行。

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，滑塊下行到達設定位置進行減速。

第四段滑塊速度如圖中 D － E 所示，滑塊進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，此時曲柄到達下死點 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現上行回程。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。

通過設定的滑塊的運動速度曲線和曲柄滑塊的數學模型計算得到曲柄軸的轉速 ω_q0。在系統中對 ω_q0 進行反饋控制后得到滑塊的運動曲線。

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實驗結果分析

機械液壓混合驅動伺服壓力機的控制系統采用固高控制平臺 Otostudio 編程實現對系統的反饋控制。

針對控制系統的人機交互界面包括操作按鈕、滑塊運動狀態顯示和液壓系統流量狀態顯示 3 部分，其中操作按鈕部分如圖 10 所示。

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實測曲線的對比，實線為實測數據擬合曲線，虛曲線為設定理想曲線。從圖中可以看出，滑塊經過在滑塊運動過程中，液壓馬達進油口和出油口的流量變化如圖 13 所示，實線為進油路流量，虛線為回油路流量。

因為液壓油路中存在的油液泄漏以及油液通過液壓油泵、液壓馬達等元器件的溢流等，導致液壓系統中流量、油壓出現損耗，所以回油路的流量相比于進油路的流量存在差異。

加速啟動之后，以較快的速度下行，在設定的公稱 反饋控制，但是由于液壓系統傳動過程中存在泄力行程內降為較低的速度，到達下死點后，又以較 漏、響應速度慢等因素，實際曲線和設定曲線間存快的速度回到上死點。從圖中可看出，盡管采用了 在明顯的滯后。

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結束語

本文提出的機械和液壓混合傳動方案，既有機械壓力機的簡潔高效，也有液壓機工作承載壓力較大，噪聲、振動較小等優點。

液壓系統采用泵控馬達閉式回路，利用 2 組單向閥進行補油，具有一定的創新性和實用性。

目前只是針對常用的伺服壓力機運動曲線，基于固高六軸控制器編制了相應的控制程序，對系統進行了初步實驗驗證，考慮到液壓回路泄漏和液壓泵以及液壓馬達溢流所導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償模型，使得系統運行具有更高的精度和響應速度。

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