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現(xiàn)。隨著計算機技術的迅速發(fā)展，計算機控制技術得到逐漸推廣應用，特別是PLC，作為控制用計算機中一種，在工業(yè)自動化中得到廣泛應用

2、。現(xiàn)代的PLC已經(jīng)具有相當?shù)挠嬎愎δ?，但在現(xiàn)代實際應用中，相當多的PLC只是作為對放大器提供指令信號和進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，機內雖然已經(jīng)提供了能進行閉環(huán)PID調整的軟件，以子程序的形式調用，就可以靈活地對PID參數(shù)進行調整，但這種形式只能局限在PID調整控制中，難以進行高級的智能控制。 要在現(xiàn)有的設備基礎上，應用現(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，組成一個實際的計算機控制系統(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。但這種計算機控制系統(tǒng)，只能接受和處理二進制代碼，用這些二進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)中首先就是對實際系統(tǒng)中的連續(xù)量進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)應用PLC組成的實際控制系統(tǒng)的模型，怎樣對這個采樣閉環(huán)控制系統(tǒng)進行正確的建模、仿真與分析，

4、爾后用于實際的控制系統(tǒng)是當前自動控制系統(tǒng)研究者們正在進行的工作，并且當對實際的系統(tǒng)進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用到實際控制系統(tǒng)中。因此，本人的研究工作，不僅為將來相關系統(tǒng)的研究開發(fā)奠定了理論基礎，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踐的指導意義也值得在實踐中進一步推廣和應用。 本文在總結前人研究的理論基礎上，應用西門子的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計了電液位置閉環(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行是連續(xù)的；所以研究系統(tǒng)實質上是一個閉環(huán)采樣控制系統(tǒng)。 研究過程為：第一、對實際的電液位置閉環(huán)采樣控制系統(tǒng)的電氣部分和液壓部分進行認真檢查，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進行了更加詳細地分析，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，可以直接應用于計算機采樣控制系統(tǒng)的計算，所以采樣控制系統(tǒng)理論中是應用z算子來表示傳遞函數(shù)的。因此，本文運用采樣控制系統(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)的基礎數(shù)學模型。并在此基礎上應用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，運用SIMULINK對采樣控制系統(tǒng)在不同的采樣周期時進行仿真，仿真結果是在0