图中: u 为参考电压，V; τ 为电机扭矩，N·m; J_m 为伺服电机转动惯量，N·m·s² /rad; B_m 为伺服电机阻尼系数，N·m·s/rad; ω_p 为电机与液压泵角速度，rad/s; ω_m 为液压马达轴角速度，rad/s; ω_q 为曲柄的角速度，rad/s; B 为减速装置减速比。

此外，图中 M 为伺服电机，enc 为电机编码器。给控制器。在曲轴上装有 1 个旋转编码器，用于实时测量曲轴的位置、速度、加速度信息，并反馈给控制电机的传递函数方块图如图 3 中所示。

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图中: G_ω( s) 为速度环控制器传递函数，采用 PI 控制，G_ω( s) = K_p + K_i ×¹ ; S 为积分控制时间，s; K_p 为S电流环 PI 控制器中的比例控制系数; K_i 为电流环 PI 控制器中的积分控制系数; s 为时间变量，s; G_i( s) 为电流环 PI 控制器传递函数; i 为伺服电机电流，A; L 为电枢线圈的电感系数，H; Ｒ 为电枢线圈的电阻，Ω; K_τ 为电机转矩常数。

实验平台设计、实验结果与分析

实验平台中主要参数

机械液压混合伺服压力机实验平台如图 7 所示。

机械液压混合伺服压力机的实验器材及其参数见表 1。速度如图中 A － B 所示，滑块从上死点运动并加速下行。

第二段滑块速度如图中 B － C 所示，滑块以较快速度等速下行。第三段滑块速度如图中 C － D 所示，滑块下行到达设定位置进行减速。

第四段滑块速度如图中 D － E 所示，滑块进入压制阶段以较慢速度等速下行。第五段滑块速度如图中 E － F －G 所示，滑块速度减慢到零，此时曲柄到达下死点 F，然后加速回程。

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第六段滑块速度如图中 G － H 所示，滑块以较快速度等速实现上行回程。第七段滑块速度如图中 H － I 所示，滑块速度减慢到零，曲柄回到上死点。

通过设定的滑块的运动速度曲线和曲柄滑块的数学模型计算得到曲柄轴的转速 ω_q0。在系统中对 ω_q0 进行反馈控制后得到滑块的运动曲线。

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实验结果分析

机械液压混合驱动伺服压力机的控制系统采用固高控制平台 Otostudio 编程实现对系统的反馈控制。

针对控制系统的人机交互界面包括操作按钮、滑块运动状态显示和液压系统流量状态显示 3 部分，其中操作按钮部分如图 10 所示。

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实测曲线的对比，实线为实测数据拟合曲线，虚曲线为设定理想曲线。从图中可以看出，滑块经过在滑块运动过程中，液压马达进油口和出油口的流量变化如图 13 所示，实线为进油路流量，虚线为回油路流量。

因为液压油路中存在的油液泄漏以及油液通过液压油泵、液压马达等元器件的溢流等，导致液压系统中流量、油压出现损耗，所以回油路的流量相比于进油路的流量存在差异。

加速启动之后，以较快的速度下行，在设定的公称 反馈控制，但是由于液压系统传动过程中存在泄力行程内降为较低的速度，到达下死点后，又以较 漏、响应速度慢等因素，实际曲线和设定曲线间存快的速度回到上死点。从图中可看出，尽管采用了 在明显的滞后。

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结束语

本文提出的机械和液压混合传动方案，既有机械压力机的简洁高效，也有液压机工作承载压力较大，噪声、振动较小等优点。

液压系统采用泵控马达闭式回路，利用 2 组单向阀进行补油，具有一定的创新性和实用性。

目前只是针对常用的伺服压力机运动曲线，基于固高六轴控制器编制了相应的控制程序，对系统进行了初步实验验证，考虑到液压回路泄漏和液压泵以及液压马达溢流所导致压力和流量损失等不可避免的因素影响，下一步需要研究泄漏补偿模型，使得系统运行具有更高的精度和响应速度。

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