基于labview的液压伺服控制系统设计

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1、基于LabVIEW的液压伺服控制系统设计摘要：研究利用LabVIEW作为开发工具以及带有模拟量输出功能的数据采集卡，对博世力士乐液压实验台上的伺服液压缸进行PID闭环控制，从而对液压缸进行精确定位。设计了液压伺服系统的控制电路、液压回路，在LabVIEW中编写了PID算法，并利用波形图表对系统进行了调试运行。关键词：LabVIEW；反馈；PID;液压伺服中图分类号：TB文献标识码：Adoh10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.07.0990引言液压比例及伺服控制系统是液压系统中的一个重要组成部

2、分，广泛应用于用机器人、制造业、军事等多领域。传统的方法无法实现高精度的液压位置伺服控制的问题，本文介绍的是利用博世液压实验台上的比例阀、液压缸，使用计算机、数据采集卡及LabVIEW软件进行闭环控制，从而对液压缸进行精确定位，在博世液压实验台上实现基于LabVIEW的液压伺服控制。1液压伺服控制系统设计1.1液压伺服控制系统结构组成具有模拟量输出功能的数据采集卡安装到PC机中，使用LabVIEW软件来进行数据采集液压伺服系统的相关信号，随后使用LabVIEW的控制系统设计与仿真模块开发的PID控制算法对液压伺服系统

3、进行位置控制，得出的控制量通过模拟量输出端口输出控制比例阀，从而实现对位置的控制，如图1所示。1.2数据采集系统本文中的数据采集卡根据设计要求选用NA-TIONALINSTRUMENTS多功能I/O采集卡NIPXIe-6361，配备配有交流的8槽3UPXIExpress机牵1.3液压缸的选择液压缸选用博世力士乐实验台中带位置反馈的伺服液压缸，其主要参数，输出参数:模拟;测量范围25〜7620mm;分辨率：0.1m；非线性度：满量程的土0.02%或0.05;滞后：max=12MPa=120bar，T=5MPa=50ba

4、r,信号范围UW=±10V，电压为U=24VDC。1.5液压伺服控制系统电路设计首先对实物进行了电路设计，把开关、两个数字表、滑动变阻器等连接起来，用以控制液压缸的移动和油的压力;其次设计液压回路，把数据采集卡的输出端与比例换向阀和滑动变阻器电源输入端相连，再连接换向阀、泵和油箱。电路图连接说明：数据采集卡A01及AOGND输出端口接到滑动变阻器（位置传感器）的两端，A00及AOGND输出端口接到换向阀C和D端口，A10输入端口接到滑动变阻器（位置传感器）的输出端口，如图2所示。1.6液压回路图的搭建液压缸为执行元件

5、，压力油量为输入量，工作台的运动速度或位移是输出量。与液压缸相连的滑动变阻器用于判定液压缸的位置，构成反馈控制。如上所述，可以得到如图3中所示的液压回路图。2数据采集过程对于本液压系统的数据采集，电位器两端电压是一个固定值10V，由一个模拟量输出口恒定给出，输出端即可输出0-10V电压，代表了液压缸的当前位置，将系统液压缸位移信号转换成数据采集卡所能识别的电压信号，这样就对系统中的信号进行采集，如图4所示。在计算机中安装数据采集卡，安装完成后就可以在LabVIEW软件中对数据采集卡进行参数设置。软件编程后就可以在计算

6、机机上读出所采集的数据了。位移信号通过采集面板上的A10端口进入到数据采集卡，通过程序在计算机机上显示出来。3LabVIEW程序设计及系统调试3.1数据采集部分设计利用LabVIEW2012，新建一个空白VI，右键程序框图面板，在输入中选择DAQ助手，在DAQ助手中选择采集信号，再选择模拟输入单机电压。由于将要采集的参数，是位置传感器的电压值，所以选择一■个接口A10。完成之后，在右侧的输入范围中选择模拟电压的范围，设定参数之后，单击0K即可。随后，在前面板上再添加一个波形图表，用于监控输入信号（当前值）、给定信号（

7、给定值）以及输出信号（控制量）。3.2数据输出控制部分设计同样右键程序框图面板，再次选择DAQ助手，在DAQ助手中选择生成信号，再选择模拟输出电压。分别为接口A00和A01，选择模拟电压的范围，设定参数之后，单击0K即可。从程序框图选择PID，从控制设计与仿真中选择PID.vi。在后面板双击PID，则前面板会显示PID参数；再依次在dt（S）、reinitialize（F）、outputrange等各点设置参数。把采集和生成的电压信号和DAQ助手分别与PID连接起来，再将PID放入一个循环中，得到了整个系统的程序框图

8、，如图5所示。3.3系统调试以液压缸位移（滑动变阻器两端电压）的数据采集和控制为例，滑动变阻器用数据采集卡A01端口输出恒定为10V的电源，PID控制器输出范围outputrange设置为-10V-+10V与滑动变阻器两端电源电压范围相同。先随机设置PIDgains参数，比例增益（Kc）系数2,积分时间（Ti）为0.01，微分时间（Td）为0，