基于plc的电液比例控制系顿的研究

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1、单位代码10709分类号TP273西安工程大学硕士学位论文论文题目：基于PLC的电液比例控制系统的研究学科专业：机械设计及理论学号：2004156研究生姓名：沈瑜指导教师：高晓丁（教授）答辩委员会主任委员刘宏昭（教授）答辩日期：2007年3月摘要随着液压技术的发展，电液比例控制技术已越来越多地应用于各领域中。本文分析了电液比例控制系统的控制原理及其特点，对原有的FESTO电液比例控制实验系统做了进一步研究开发，将原有的额定值信号源加继电器控制改为了用可编程控制器（PLC）作为电控制单元，以位置控制作为重点研究对象，设计了PLC控制的电液比例位置闭环控制系统，给出了基于PLC的电液比例位置

2、控制系统的实验方案及实验台组成。推导了阀控非对称液压缸的比例方向阀的线性化负载—流量方程，结合非对称液压缸的力平衡方程，导出比例阀控非对称液压缸的数学模型，建立了电液比例位置控制系统的数学模型，对位置控制系统进行了静态特性和动态特性分析。对常规PID控制算法和模糊控制算法进行了讨论，设计了模糊自整定PID控制器，并利用这些算法对该位置控制系统进行校正，用MATLAB软件SIMULINK工具箱对位置控制系统建立了系统的仿真模型，继而在输入信号下对系统无干扰和有干扰的情况下进行计算机仿真实验，通过比较仿真后的位置控制响应曲线图，得出该系统在不同的控制算法下的动态响应特性。仿真实验结果表明，经

3、过校正后的控制系统动态特性明显优于未经校正的控制系统，响应迅速，调节较快；模糊PID自整定控制算法融合了PID和模糊控制两者的优点，使得液压缸活塞杆的位置统输出动态响应性能大大改善。搭建了电液比例位置控制实验台，选用西门子S7200PLC实现其控制，对PLC通过软件编制了相关算法和控制程序，在实验台上完成了该位置控制系统的实验研究，对无干扰和有干扰工作条件下控制特性进行了分析比较，并对两种控制算法在无干扰和有干扰的情况下的仿真和实验结果进行了对比分析。实验结果与仿真结果基本一致，但与仿真结果存在差异，主要表现在实际运行过程中有超调，系统对干扰不敏感，这主要与系统的机械惯性和液压系统的刚度

4、较大有关；最后，对PLC与上位计算机的通讯做了一些研究，采用了西门子PLC中的自由口通讯协议，用VB6.0软件设计了通讯界面，实现了PLC与上位计算机之间的通讯，使得实验结果更加直观。经过仿真及实验，结果说明本实验平台能够满足机械类本科生机电液综合设计实验教学的要求。关键词:电液比例控制，PID控制，模糊自整定PID，仿真，实验研究，通讯IIIStudyofElectro-HydraulicProportionalControlExperimentSystemBasedonPLCABSTRACTWiththedevelopmentofthehydrauliccontroltechnolo

5、gy,electro-hydraulicproportionalcontroltechnologyhadbeenappliedformanyfieldsmoreandmore.Thearticleanalyzedtheprincipleandcharactersoftheelectro-hydraulicproportionalcontrolsystem.Itimprovedonthecontrolsystemtotheoriginalproportionalhydraulicsystemcontrolledbysignaluniteandreplaces.Nowthesystemcon

6、trolledbytheprogrammablelogicalcontroller(PLC),andtheimportantstudytargetisproportionalhydraulicpositioncontrol.Theproportionalhydraulicpositionclose-loopcontrolsystemhasbeendesigned,andtheprojectschema,theexperiencesystemcompositionhadbeengiven.Theloading-flowequationoftheproportionaldirectionva

7、lve,controllingasymmetryhydrauliccylinder,wasanalyzed.Byrelatingtheforce-balanceequation,themathematicalmodelofthehydrauliccylindercontrolledbysymmetricalvalvewasgiven.Accordingtheseequations,themathematicalmodelofthep