本文關鍵詞：基于PLC的多缸同步運動控制系統

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【摘要】：隨著工業(yè)自動化的推進，液壓同步驅動控制技術在金屬的加工、重型機械、車輛工程、水利工程等領域的應用也越來越多，同時這些行業(yè)對同步控制精度的要求也是越來越高。所以，為滿足新世紀各個領域的需求，對于多缸同步運動控制技術的研究就有了更重要的理論意義與工程實用價值。 PID控制的控制規(guī)則非常簡潔，擁有良好的魯棒性，在各個領域都能見到它的身影。但隨著科技水平的不斷提高，被控對象愈加的復雜，它們中有的被控制對象的參數不為設計者知曉，或者參數是隨時變化，有的系統帶有延時性且外在干擾雜亂無序，還有一些系統不能用數學模型進行描述等；同時，工業(yè)系統對控制性能的要求也越來越嚴格，一般的PID控制越來越不能適應現代工業(yè)發(fā)展的要求。針對于此，本論文設計了智能PI控制器，此控制器的結構與參數能隨著被控對象的運行狀況而改變，較好的解決了傳統PID控制中系統運行的平穩(wěn)性、快速性和準確性之間的矛盾，使控制器在復雜的、動態(tài)的和不確定的系統中也能取得較好的控制效果。 本文設計了以PLC為控制核心，驅動四缸的同步運動系統。液壓系統采用四個4/3比例方向閥分別控制四個雙作用缸，四個缸上分別安裝位移傳感器，四個位移傳感器測量四個缸的位移信號并將此信號輸送至PLC，由PLC進行同步控制運算后輸出模擬量控制信號給比例閥控制液壓缸，從而形成閉環(huán)控制。通過Simulink仿真軟件對多缸同步運動系統運行了仿真。在建立多缸同步運動液壓 系統的數學模型的基礎上，以M語言編寫S函數與Simulink相結合的方式建立智能PI控制器的數學模型。仿真實驗對智能PI控制器與常規(guī)PID控制器做了對比，對智能PI控制器控制的四缸同步運動系統運行了仿真驗證，實驗結果表明：與傳統PID控制器相比，智能PI控制器具有更好的控制特性，四缸同步運動系統同步控制性能良好。以FESTO液壓試驗裝置為平臺，以西門子S7-200PLC為控制中心，以智能PI控制算法為控制策略，完成了雙缸的同步運動實驗。液壓系統選用兩個比例閥分別控制2個 液壓缸，，選另外2個液壓缸作為負載分別頂住由比例閥控制的2個液壓缸。PLC的CPU選用西門子S7-200CPU226CN，模擬量模塊選用EM235。在STEP7-Micro/WIN32軟件上編寫智能PI控制算法的PLC程序。實驗結果表明，系統的驅動油壓對此系統液壓缸的同步性能有著重要的影響。結合系統壓力的變化對液壓油阻尼狀態(tài)變化的影響，壓差對4/3比例閥的影響，總結出了在不同油壓下智能PI控制器控制參數的調整方法。
【關鍵詞】：多缸同步控制 FESTO液壓試驗平臺 Simulink仿真 PLC 智能PI控制算法
【學位授予單位】：西安工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH137;TP273
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 課題研究的技術背景及意義8-9
• 1.2 液壓同步技術分析與應用9-11
• 1.2.1 開環(huán)液壓同步運動控制9-10
• 1.2.2 閉環(huán)液壓同步運動控制10-11
• 1.2.3 控制策略11
• 1.3 課題研究的主要內容11-12
• 本章小結12-14
• 2 液壓四缸同步運動控制系統設計14-20
• 2.1 液壓同步系統的工作原理14
• 2.2 多缸同步系統的數學模型14-19
• 2.2.1 比例方向閥環(huán)節(jié)14-15
• 2.2.2 非對稱閥控制非對稱缸 - 負載環(huán)節(jié)15-18
• 2.2.3 反饋環(huán)節(jié)18
• 2.2.4 四缸同步運動系統的數學模型18-19
• 本章小結19-20
• 3 液壓四缸同步運動控制系統智能 PI 控制器的設計20-30
• 3.1 PID 控制原理20-23
• 3.1.1 位置式 PID 控制算法21-22
• 3.1.2 增量式 PID 控制算法22-23
• 3.2 PID 參數整定實驗23-27
• 3.3 智能 PI 控制器的設計27-29
• 3.3.1 智能 PI 控制器的結構與數學模型27-28
• 3.3.2 智能 PI 控制算法的調節(jié)規(guī)則28-29
• 本章小結29-30
• 4 液壓四缸同步運動控制系統的仿真實驗30-40
• 4.1 軟件簡介30
• 4.2 系統控制器的模型的建立30-33
• 4.3 仿真實驗運行與結果分析33-38
• 4.3.1 智能 PI 控制器與傳統 PID 控制器對比仿真實驗34-36
• 4.3.2 四缸同步運動系統的仿真36-38
• 本章小結38-40
• 5 基于 S7 - 200 與 FESTO 液壓平臺的雙缸同步運動控制系統實驗40-64
• 5.1 F e st o 平臺上雙缸同步運動系統的設計40-41
• 5.2 液壓元件性能分析41-46
• 5.2.1 2 通放大器41-42
• 5.2.2 4/3 比例閥42-44
• 5.2.3 位移傳感器44-45
• 5.2.4 4/2 單電控方向閥45
• 5.2.5 液壓泵45
• 5.2.6 液壓缸45-46
• 5.3 PLC 控制系統46-59
• 5.3.1 控制系統硬件設計46-51
• 5.3.2 控制系統軟件設計51-59
• 5.4 系統運行與結果分析59-63
• 5.4.1 液壓缸快速運行試驗60-61
• 5.4.2 液壓缸慢速運行試驗61-63
• 本章小結63-64
• 6 結論與展望64-66
• 參考文獻66-70
• 攻讀學位期間發(fā)表文章70-73
• 致謝73

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前7條

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本文編號：651641