電液位置閉環(huán)采樣控制系統(tǒng)研究.pdf

1、在電液伺服控制系統(tǒng)或電液比例控制系統(tǒng)的常規(guī)應(yīng)用中，通常把傳感器接入廠家提供的放大器的傳感器接口，組成連續(xù)時間的閉環(huán)控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的指令輸入是模擬信號，傳感器輸入到放大器接口的信號也是模擬信號，所以這種系統(tǒng)是一種模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)，并且這種系統(tǒng)的調(diào)整也比較簡單，但是現(xiàn)代的各種高級智能控制在這種連接形式下卻難以實(shí)現(xiàn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)得到逐漸推廣應(yīng)用，特別是PLC，作為控制用計(jì)算機(jī)中一種，在工業(yè)自動化中得到廣泛應(yīng)用

2、?，F(xiàn)代的PLC已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)挠?jì)算功能，但在現(xiàn)代實(shí)際應(yīng)用中，相當(dāng)多的PLC只是作為對放大器提供指令信號和進(jìn)行普通邏輯控制的簡單工具，并沒有深入開發(fā)PLC的潛能。本來在現(xiàn)代PLC中，機(jī)內(nèi)雖然已經(jīng)提供了能進(jìn)行閉環(huán)PID調(diào)整的軟件，以子程序的形式調(diào)用，就可以靈活地對PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，但這種形式只能局限在PID調(diào)整控制中，難以進(jìn)行高級的智能控制。 要在現(xiàn)有的設(shè)備基礎(chǔ)上，應(yīng)用現(xiàn)代興起的各種高級控制方法，提高控制系統(tǒng)的控制精度，只有把傳感器

3、反饋接口接入PLC，組成一個實(shí)際的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，這種控制系統(tǒng)與連續(xù)控制系統(tǒng)相比較，具有明顯的優(yōu)勢。但這種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，只能接受和處理二進(jìn)制代碼，用這些二進(jìn)制代碼來表示某一種物理量的大小或某個數(shù)值，也即所謂數(shù)字信號。所以在這種系統(tǒng)中首先就是對實(shí)際系統(tǒng)中的連續(xù)量進(jìn)行采樣和離散化處理，成為現(xiàn)代控制中的離散化控制系統(tǒng)，更精確地說是采樣控制系統(tǒng)。然而根據(jù)應(yīng)用PLC組成的實(shí)際控制系統(tǒng)的模型，怎樣對這個采樣閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行正確的建模、仿真與分析，

4、爾后用于實(shí)際的控制系統(tǒng)是當(dāng)前自動控制系統(tǒng)研究者們正在進(jìn)行的工作，并且當(dāng)對實(shí)際的系統(tǒng)進(jìn)行正確的建模和分析研究后，還可以把各種高級控制方法如智能控制等應(yīng)用到實(shí)際控制系統(tǒng)中。因此，本人的研究工作，不僅為將來相關(guān)系統(tǒng)的研究開發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)，而且論文中根據(jù)理論求得的采樣周期T的范圍的方法及其對實(shí)踐的指導(dǎo)意義也值得在實(shí)踐中進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。 本文在總結(jié)前人研究的理論基礎(chǔ)上，應(yīng)用西門子的PLC作為控制器，比例閥與油缸作為被控對象，激光傳感器

5、作為反饋元件自行設(shè)計(jì)了電液位置閉環(huán)采樣控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的控制器PLC的CPU226只接受和處理數(shù)字形式的信號，所謂數(shù)字信號是相對于連續(xù)(模擬)信號而言的，其信號復(fù)制只取有限多個離散值；系統(tǒng)中的被控對象比例閥與油缸的運(yùn)行是連續(xù)的；所以研究系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一個閉環(huán)采樣控制系統(tǒng)。 研究過程為：第一、對實(shí)際的電液位置閉環(huán)采樣控制系統(tǒng)的電氣部分和液壓部分進(jìn)行認(rèn)真檢查，避免系統(tǒng)中電氣部分的短路和液壓部分油路的泄漏或堵塞，保證系統(tǒng)的工作性能穩(wěn)定

6、。第二、認(rèn)真地分析控制系統(tǒng)中的各個環(huán)節(jié)，如比例閥、油缸和傳感器，并參考相關(guān)的理論知識給出了它們各自的傳遞函數(shù)，特別是對系統(tǒng)中的PLC進(jìn)行了更加詳細(xì)地分析，不僅分析了PLC對信號的處理過程，而且給出了PLC中零階保持器的傳遞函數(shù)。第三，畫出了實(shí)際采樣控制系統(tǒng)的框圖，由于z算子與時間有更為直接的聯(lián)系，可以直接應(yīng)用于計(jì)算機(jī)采樣控制系統(tǒng)的計(jì)算，所以采樣控制系統(tǒng)理論中是應(yīng)用z算子來表示傳遞函數(shù)的。因此，本文運(yùn)用采樣控制系統(tǒng)的理論得出了開環(huán)與閉環(huán)采

7、樣控制系統(tǒng)的Z傳遞函數(shù)，作為分析整個采樣控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)模型。并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用Z傳遞函數(shù)和開環(huán)Bode圖求出了采樣周期T的兩個范圍。第四，運(yùn)用SIMULINK對采樣控制系統(tǒng)在不同的采樣周期時進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果是在0