液压与气动技术-弯曲机

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1、习题4闭环气动弯曲机科目能够理解控制器的控制原理PID题目能够评估控制质量能够使用经验式参数化法设定PID控制器的参数培训目的能够使用PID控制器估测闭环控制回路的瞬态特性PID控制器的经验式参数化法技术知识要设定PID控制器需要大量的实际经验。为了使这项工作更容易，一种改善PID控制器参数化的方法如下所描述。安装闭环控制回路准备工作检查回路接通电源打开压缩空气检查控制方向并在需要时改变对控制器初始化（把所有的参数和校正变量归零）设定电压转换开关在(-10...+10V或0...+10V)应用阶跃变化参变量信号调整校正变量以补偿不对称性TP111•FestoDidactic习

2、题4PID控制器的经验参数化法图4.1PID控制器进行经验参数化流程图在流程表中所示的方法只能用在设定操作过程中，闭环控制回路允许振荡的场合。问题描述弯曲机是用于弯曲各种直径的金属管。弯曲的角度可以通过设定弯曲气缸的行程而得到。弯曲操作过程要依据金属管的特征参数（直径，壁厚，材料）。所施加的弯曲力（或者说气缸压力）就由这些数据算出。在弯曲气缸的预定行程中气缸内必须达到定义好的压力。这可以保证闭环压力控制系统的充分使用。弯曲机是通过配合PID控制器的压力控制回路来操作的。TP111•FestoDidactic习题4PID控制器图4.2示意图夹具金属管压力传感器弯曲气缸比例阀实验的执行

3、过程有如下步骤:习题1.安装并调试闭环控制回路。2.观察带PD控制器的闭环控制回路的瞬态响应。3.观察带PID控制器的闭环控制回路的瞬态响应。4.1闭环控制回路的安装及调试具体步骤闭环控制回路包括以下元件:电源PID控制面板比例阀串联的两个压缩气储气罐单向节流控制阀（流动控制阀全开）安装在两个储气罐之间压力表压力传感器TP111•FestoDidactic习题4双通道示波器需用来测量这些信号。根据准备好的回路图安装闭环控制回路同时检查控制方向。4.2观察带PD控制器的闭环控制回路的瞬态响应启用带有PD控制器的闭环控制回路。依据下表中图4.1所示操作。注意以下说明：设置电压选择开关在

4、[0...10V].选择方波信号。偏差3V，振幅1V。频率则在0.1Hz左右。在示波器上显示参变量和被控变量。记录优化控制器系数。把优化控制系数和特征数据填到准备好的表中。把微分作用系数KD设定为零。重复一次测量和记录特征数据。比较P和PD控制器的参数和特征数据。在测量结果中，仅需要考虑参变量的上限范围（4V）。4.3观察带有PID控制器的闭环控制回路的瞬态响应现在通过增加I控制器优化控制系统。使用第二步中的优化PD系数。增加积分作用系数KI。测量特征数据。用这些数据与PD控制器的特征数据相比较。当系数KI增加到优化值.之上后，画出被控变量曲线。TP111•FestoDidacti

5、c习题4工作表4.1闭环控制回路的安装及调试图4.3气路图图4.4电路图参考地面TP111•FestoDidactic习题44.2使用PD控制器观察闭环控制回路的瞬态特性表4.1特征数据控制器PDP比例作用系数KP微分作用系数KD[ms]0调节时间Ta[ms]过冲xm[mV]稳态偏差e.[mV]stat当关闭微分作用系数KD后闭环控制回路是否还稳定？哪种类型的控制器产生的过冲最小？TP111•FestoDidactic习题4工作表4.3观察带有用PID控制器的闭环控制回路的瞬态特性将步骤2中的测量值填入下表。特征数据控制器表4.2PD(步骤2)PID比例作用系数KP积分作用系数KI

6、[1/s]0微分作用系数KD[ms]调节时间Ta[ms]过冲xm[mV]稳态偏差e.[mV]stat当增加KI时稳态偏差会下降吗？TP111•FestoDidacticA-154习题14图A14:5电压[V]图示时间[s]在KI的值很高时，描述被控变量曲线。TP111•FestoDidacticA-197习题19闭环气动科目发动机组的修边题目能够设定状态控制器的参数培训目的熟悉控制器系数的影响闭环位置控制回路上的状态控制器技术知识依据与PID控制器同样的质量标准设定状态控制器的参数。较短的调节时间Ta尽量少或者没有过冲xm小的稳态偏差表A19.1为状态控制器设定状态较差时引起的各种

7、瞬态响应。每种情况都有详细说明，并给出了如何改变控制系数才能获得更好的瞬态响应。TP111•FestoDidacticA-198习题19表A19.1:种类瞬态响应描述措施各种状态控制系数的瞬态响应I最佳无II过冲&减少Kx减少或增加III前摆过冲IV一个前摆减少V多次前摆减少或增加下面的图表为得到状态控制器经验参数的过程。准备工作装配闭环控制回路检查回路打开电源打开压缩空气检查控制方向并在必要时进行调节控制器初始化（设定所有的参数和校正变量补偿为0）设定电压转换开关(