关于液压比例位置控制数字PID设计和实现.pdfVIP

学兔兔 第6期 (总第157期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．6 2009年 12月 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUT0MATION Dec． 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。 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：A 0 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 PI C，另一方面，PI c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，我们也经常使用PLC对 位置实行精确控制，但是由于PI C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PI c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PI c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，P 1．2 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PI C内部数据存储器。经过PI C的D／A转 的PI C，该PI C具有指令执行速度快、模块化配置、 换成4 mA～20 mA的模拟量输出信号后，模拟量输出 收稿日期