基于液压比例位置控制的数字pid设计与实现

《基于液压比例位置控制的数字pid设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第6期(总第157期)机械工程与自动化No．62009年12月MECHANICALENGINEERING＆AUT0MATIONDec．文章编号：1672—6413(2009)06—0126—03基于液压比例位置控制的数字PID设计与实现陈小军，吴向东(西南交通大学机械工程学院，四川成都610031)摘要：结合液压伺服比例位置控制系统，通过基于三菱FX2N可编程控制器的PID控制算法，实现对液压缸位置的精确控制。同时对利用液压伺服比例技术实现液压缸精确定位的原理以及数字PID控制算法进行了详细的阐述。

2、关键词：三菱PLC；液压伺服比例阀；位置控制；数字PID调节器中图分类号：TP271．31文献标识码：A0引言扩展灵活等特点。PLC可以通过RS485总线同上位机可编程控制器(PLC)是一种将传统的继电器技术进行通讯。一方面，上位计算机将控制指令传递给与计算机技术相结合的新型自动化控制装置，具有可PIC，另一方面，PIc可以将位移传感器信号同过上靠性高、环境适应性和控制能力强、使用方便等特点，位计算机显示在屏幕上。已广泛应用于各种自动化工作现场和控制系统当中。9在液压比例位置控制系统中，我们也经常使

3、用PLC对位置实行精确控制，但是由于PIC的工作方式决定了它存在i／o响应滞后较大、定位误差较大、定位精度不高等缺陷，因此，有必要在控制的过程中加入必要的控制算法来提高定位精度。在经典控制理论中，最常用的控制算法就是PID调节。PID调节是比例(P)、积分(I)、微分(D)控制的简称，它不需要精确的控制系统数学模型，有较强的灵活性和适应性，程序设计简单，工程上容易实现。本文以电液比例位置控制系统为例，结合具体项目通过基于三菱PIc的数字PID控制算法来提高电液比例位置控制系统定位精度，并给出相应的控

4、制算法。1电液比例位置控制系统结构及组成1．1系统控制要求l一过滤器；2一定量泵；3一单向阀；4一伺服比例闽；5一般压锁电液比例位置控制系统的液压原理见图1。该系6一比例放大器；7一位移传感器；8一液压缸；9一变送器；1O一溢流阀统由伺服比例阀、液压锁、液压缸、位移传感器、溢图1电液比例位置控制系统液压原理图流阀、变送器、比例放大器等几大部分组成，要求液首先PIc根据采集的信号计算出偏差e，根据偏压缸运动过程中运行平稳，液压缸定位准确，定位精差e通过PID控制算法计算出控制量，并输出控制量度高，无爬

5、行和抖动现象发生。M(f)。PID算法流程图见图3。其中，P为设定值，P1．2控制系统结构设计为反馈量。输出控制量M()必须要通过D／A转换，D／根据控制系统的要求，电液比例位置控制系统的A转换采用三菱FX2N一4DA模块来完成，转换后的测控原理见图2。控制器采用三菱公司的FX2N系列数据存人PIC内部数据存储器。经过PIC的D／A转的PIC，该PIC具有指令执行速度快、模块化配置、换成4mA～20mA的模拟量输出信号后，模拟量输出收稿日期：2009—03—09；修回日期：2009—06—27作者简

6、介：陈小军(1972一)，男，湖南衡阳人，工程师，在读硕士研究生，研究方向为机电液一体化及智能控制。22l2009年第6期陈小军．等：基t~／$-比例位置控制的数字PID设计与实位现。127‘置控C信号直接传送给比例放大器。在本液压系统中，比例器的数据通过计算处理后制调的用PID闭环控制算法对的P阀采用Bosch伺服比例阀，比例放大器采用与之配套液压缸的位置实施闭环控制。D控m的比例放大器。由于比例阀阀芯的位置与输入电流成比例，那么伺服比例阀阀芯的开口量正比于输入电流算制法的的大小，从而使期望位移的

7、数值同液压缸的实际位移实值一致，达到精确控制液压缸位置的目的。现液压缸的行程检测由位移传感器来完成，它的主要目的是用来检测液压缸的位置。在本系统中位移传感器采用MTS公司Temposonics磁致伸缩线性位移传感器，它输出为+4mA～十20mA或0VDC图+5VDC，0V～+1OV的标准信号，因此传感器输出3的反馈信号能够很方便地送入A／D转换模块。A／D转换采用三菱FX2N一4AD来完成，转换后的位置数图2电液比例位置控制系统测控原理图据也存入PIC的内部寄存器，最后PIC将内部寄存^f立E‘．、

8、—