基于PCI的多缸液压伺服控制系统的设计.pdf

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1、2013拄仪表技术与传感器2013第7期InstrumentTechniqueandSensorNo．7基于PCI的多缸液压伺服控制系统的设计张凯。吴爱国(天津大学电气与自动化工程学院，天津300072)摘要：分析了多缸液压机工艺特征要求和其控制方法，提出了基于PCI的多缸液压伺服控制系统。并对系统相关软硬件及其上位机监控界面进行了详细设计和分析。可实现对液压机位置、速度和液压缸内压力的实时监测，以及对伺服阀的控制。进而实现了对滑块任意速率和运行曲线的控制。该设计可为多缸液压伺服控制系统设计提供较好的参考。关键词：多缸液压机；PCI；数字控制；

2、FPGA；DSP中图分类号：TG315文献标识码：A文章编号：1002—1841(2013)07—0067—04DesignofControlSystemforMulti·cylinderHydraulicPressBased0nPCIZHANGKai．WUAi-gou(SchoolofElectricalEngineeringandAutomation，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Themulti—cylinderhydraulicpressprocessfeaturerequ

3、irementsanditscontrolmethodwereanalyzed，themulti—cyl-inderhydraulicSCITOcontrolsystembasedonPC1wasproposed．Andthesoftware，hardwareanditsPCmonitoringinterfaceofthemulti—cylinderhydraulicpressweredesignedandanalyzedindetail．Itachievedacontrollablesliderarbitraryrateandruncurve

4、．Theresearchachievementprovidesareferenceforthedesignofthecontrolsysteminmulti—cylinderhydraulicpress．Keywords：multi—cylinderhydraulicpress；PCI；digitalcontrol；FPGA；DSP0引言经过D／A芯片和驱动放大电路，输出给比例伺服阀，从而达到近些年国内国装备制造业高速发展，液压机作为装备制造控制目标。多缸液压机控制系统原理图如图1所示。业的必备设备，对其吨位和性能的要求越来越高，特别是开发大吨

5、位、高精度、高性能液压机的需求尤为迫切⋯。单缸已经不能满足高性能液压机对于吨位和精度的要求，多缸已经成为必然的选择。但多缸控制必然会存在耦合和非线性问题，传统的PLC控制器很难解决这些，因此研制可控制多缸的液压专用控制器对提高材料加工水平有着重大而深远的现实意义。在以往对液压机的研究主要侧重于液压机的结构的研究，针对液压机的数字控制系统的研究较少。针对这种情况，从实际需求出发，应用成熟的数字技术，完成了基于PCI的液压多缸伺服控制系统开发与设计，为多缸高性能液压机的控制提供图1多缸液压机控制系统原理图了可靠的控制平台。控制算法采用双闭环同步PI

6、D控制。对于每个缸设计独1多缸液压机控制系统组成立的双闭环控制算法，外环PID控制器的入是滑块速度与整定多缸液压机主要包括上位机、液压缸组、滑块、机架、油泵后的给定速度的差值，通过PID控制律计算出给定压差，作为组、油箱、检测装置和控制系统。当液压机工作时，油泵将高压内环的给定输入；内环PID控制器的输入是给定压力与实际压液压油从油箱抽取进油路；液压油经过比例伺服阀进入液压缸力的差值，通过PID控制律计算出阀的开度，作为被控对象的组，驱动滑块运行。滑块的速度和调平控制是通过不断的调节控制输入。由于液压机再运行时所受的的反抗力矩是非对称油路中比例

7、伺服阀的开度，从而改变液压缸的液压油的流量来的，所以多缸的运行时会产生较大的同步误差，系统将不能正实现的。常工作，无法实现高精度加工。为解决以上问题，采用同步补控制多缸液压机的关键是多缸液压伺服控制系统。首先，偿的方法来进行控制，即在计算速度偏差之前先根据滑块的位分别通过FPGA和A／D芯片将光栅尺输出的滑块的位置信息置信息来整定给定速度，并且以一个特定的液压缸所对应的位(SSI格式)和压力传感器采集的液压缸内的压力信息(电压信置为基准位置，对于位置大于此基准位置的，将给定速度适当号)转换为主控芯片能识别的并行二进制信息。然后主控芯片减小，对于

8、位置小于该基准位置的，将给定速度适当加大。双根据这些信息与控制算法计算出比例伺服阀应有的开度，然后闭环同步PID控制算法框图如图2所示。其中基准缸的权