对于含二级液压缸举升系统的改进pid控制算法研究

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1、液压气动与密封／2013年第O2期含二级液压缸举升系统的改进PlD控制算法研究任建华，谢建，张磊(第二炮兵工程大学，陕西西安710025)摘要：利用Simulink软件，建立了含二级液压缸的举升系统模型。并对常规的PID控制算法作了相应改进，将改进的PID控制器作为系统的控制环节，对角度信号进行跟踪控制的仿真研究。结果表明，改进的PID控制方法明显减小了跟踪误差，提高了系统的控制精度。关键词：Simulink；二级液压缸；PID；仿真中图分类号：TH137；TP391文献标识码：A文章编号：1008—0813(2013

2、)02—0050—03ResearchofImprovedPIDControlAlgorithmforDrivenLiftSystemwithTwoStageHydrauhcCyhnderREN．1ion—hua，XIE觎，ZHANGLei(TheSecondArtilleryEngineeringUniversity，Xi’an710025，China)Abstract：ThedrivenliftsystemwithtwostagehydrauliccylinderisproposedusingSimulinkmod

3、ules．ImprovementhasdonetoconventionalPID，andtheimprovedPIDcontrollerhasdesignedasthecontrollinkofthesystem，studyingoftrackingunderthecontrolofanglesignalhasbeencarriedout．ResultsshowthatImprovedPIDcontrolalgorithmreduceenl0I-sobviously．andenhancethecontrolaccura

4、cy．Keywor~：Simulink；twostagehydrauliccylinder；PID；simulationO引言采用常规的PID控制方法难以取得满意的控制效果。本文在传统的PID控制方法的基础上，对积分环节以举升系统是集机电液一体化的复杂系统，而机电及微分环节作了相应的改进，结合具体的系统进行了液一体化的系统在工程领域中有着广泛的应用。机电仿真分析，结果表明改进的PID算法的优越性。液一体化的模型常采用多软件协作的方法建立仿真模型并对模型进行仿真【”。但多软件的协同仿真通常比较1举升系统的工作原理及Sim

5、ulink建模耗时，其设置也比较复杂，给仿真工作带来诸多不便。1．1含二级液压缸的举升系统的工作原理目前利用SimHydraulics软件和SimMechanics软件对含二级液压缸举升系统的典型结构如图1所示。液压系统和机械系统的建模研究比较深入[2-31。结合上该系统主要由二级液压缸(包括：缸体、一级缸筒以及述两种软件。将构建的液压模型与机械模型结合，在二级缸筒)、负载、电液比例换向阀、双向平衡阀以及油Simulink的仿真环境下建立机电液一体化的仿真模型，源系统组成。负载与固定装置铰接，多级液压缸的上支将提高仿真

6、的工作效率。耳与负载铰接，下支耳与固定装置铰接，多级液压缸伸举升过程中由于重力、液压缸换级碰撞的发生，举出时驱动负载绕着定轴转动。从而将其举升到一定的升系统的负载力会发生大范围的变化，同时随着液压角度。双向平衡阀用来平衡负载，即保证负载重心过回缸的伸出，模型的参数也会发生较大的变化，再加上液转轴后，多级液压缸的反腔具有一定的压力，以保证负压系统本身的慢时变、非线性特性，因此举升系统是一载的安全。个典型的非线性、大扰动、参数大时变的不确定系统，由图1可知：通过角度传感器采集到的角度信号与设定的角度信号的差值作为控制器的输

7、入，经过控制算法运算后作用于电液比例换向阀，控制二级液压收稿日期：2012—07—23缸向外伸出，从而推动了负载按照一定的要求绕定轴作者简介：任建华(1987～)，男，四川乐山人，硕士研究生，研究方向为机转动。电控制。50HvdraulicsPneumatics＆Seals，NO．02．2013——微分时间常数。在实际的控制过程中，计算机无法连续输出控制量，只能通过采样偏差的方法计算控制量，式(2)必须进行离散化处理，离散化处理可得：“ue(，e)[e㈣](3)图1含二级液压缸举升系统的结构简图式中Ki——比例系数(=

8、)；1．2含二级液压缸举升系统的Simulink建模——积分时间常数(=Kord／T)；根据举升系统的结构原理图，利用Simulink的卜微分时间常数。SimHydraulics和SimMechanics软件。分别建立了二级从式(3)可以看出采样周期丁越小，离散控制过程液压缸的模型和机械系统模型，通过机械、液压、控制就越接近连续控