一些山東威力重工4000噸新能源汽車LC絕緣墊片油壓機(jī)閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用明顯需要運(yùn)動(dòng)控制器，而其他人可以通過使用PLC來關(guān)閉控制回路。當(dāng)然，做出決定往往屬于灰色地帶。

當(dāng)您可以使用PLC時(shí)，為什么要花錢購(gòu)買電動(dòng)液壓運(yùn)動(dòng)控制器？答案并不簡(jiǎn)單。一般來說，它是數(shù)量，難易程度，可用時(shí)間，生產(chǎn)率，所需精度和經(jīng)濟(jì)性的函數(shù)。決定可能非常模糊。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們知道哪些類型的應(yīng)用程序可以使用PLC完成，哪些不能。

對(duì)于大多數(shù)山東威力重工4000噸新能源汽車LC絕緣墊片油壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)者來說，通常首先考慮成本。簡(jiǎn)單的方法是購(gòu)買一臺(tái)帶有每個(gè)軸的模擬輸入和輸出的PLC，一些數(shù)字I / O，然后開始編程。您通常從簡(jiǎn)單的比例控制開始; 甚至不需要PID塊。這就是世界上大部分地區(qū)進(jìn)行液壓伺服控制的方式，而且教授液壓系統(tǒng)的人不再受教育。

模擬反饋必須縮放到位置單位。但是，我很驚訝地看到有多少人在PLC論壇上詢問如何將模擬輸入擴(kuò)展為毫米或英寸。如果有人問這個(gè)問題，他們就不應(yīng)該編程?？s放輸入后，從命令位置減去實(shí)際位置非常簡(jiǎn)單，將差值乘以比例增益，并將其寫入閥門的模擬輸出。這很容易。


設(shè)置用于模擬控制的PLC
當(dāng)氣缸的指令和實(shí)際位置相距很遠(yuǎn)時(shí)，山東威力重工4000噸新能源汽車LC絕緣墊片油壓機(jī)PLC控制發(fā)生挑戰(zhàn)，因?yàn)殚y門的輸出可能非常大。結(jié)果是液壓缸全速前進(jìn)到指令位置。在命令位置發(fā)生的事情取決于增益和負(fù)載。有時(shí)氣缸將平穩(wěn)地減速到指令位置，但是大負(fù)載可能會(huì)導(dǎo)致過沖，并伴有衰減振蕩。

已經(jīng)提出了針對(duì)該問題的不同解決方案。一個(gè)簡(jiǎn)單的方法是將輸出限制在100％以下的某個(gè)值。更好的解決方案是制作原始目標(biāo)生成器并將目標(biāo)位置增加到命令位置。然后，不是將命令位置與實(shí)際位置進(jìn)行比較，而是將實(shí)際位置與下一個(gè)目標(biāo)位置進(jìn)行比較。目標(biāo)位置從當(dāng)前實(shí)際位置開始，并以所需速率遞增，直到達(dá)到指令位置。這可以避免長(zhǎng)時(shí)間移動(dòng)時(shí)的初始震動(dòng)和沖擊。該解決方案實(shí)施起來也相對(duì)簡(jiǎn)單。

例如，如果兩個(gè)汽缸都遵循相同的目標(biāo)位置，則同步兩個(gè)汽缸的位置相對(duì)容易。如果兩個(gè)氣缸上的負(fù)載相當(dāng)，則目標(biāo)位置后面的跟隨誤差應(yīng)相等，因此兩個(gè)氣缸的實(shí)際位置應(yīng)大致相同。

那么僅比例控制的以下錯(cuò)誤是什么？

以下錯(cuò)誤的公式為：

E f  = v /（K?K p）

哪里：

E f 是以下錯(cuò)誤，mm，

v是速度，單位為mm / s，

K是開環(huán)增益，單位為（mm / s）/％，和

K p是比例增益，單位為％/ mm。


單位很重要，應(yīng)該是一致的。百分比表示控制輸出的百分比。控制輸出的百分比可以是±10 V，±20 mA或控制輸出單位的百分比。當(dāng)使用山東威力重工4000噸新能源汽車LC絕緣墊片油壓機(jī)PLC電缸時(shí)，以下錯(cuò)誤通常并不重要，只需要合理地靠近指令位置。對(duì)于需要限制跟隨誤差的應(yīng)用，將需要上述等式。用戶確定速度以滿足應(yīng)用要求。

計(jì)算開環(huán)增益需要使用VCCM方程，該方程計(jì)算100％控制輸出時(shí)的最大穩(wěn)態(tài)速度。本專欄已多次討論該等式。 點(diǎn)擊此處獲取詳細(xì)說明。

計(jì)算比例增益更加困難。您可以使用試錯(cuò)法并確定看似有效的值。如果比例增益太低，氣缸將響應(yīng)緩慢。如果比例增益太高，執(zhí)行器將傾向于振蕩。但是，可以計(jì)算出最佳比例增益：

? p =（2?ζ?ω Ñ ?（9 - 8?ζ 2）/（27? ? ）

哪里：

K p是比例增益，以％control / mm為誤差，

ζ是阻尼因子（如果未知?jiǎng)t假設(shè)為0.3333），

ω是固有頻率，以弧度/秒為單位

K是開環(huán)增益。

您不會(huì)在教科書中找到比例增益公式的推導(dǎo)。它可能會(huì)在未來的“運(yùn)動(dòng)控制”部分中介紹。但是，山東威力重工4000噸新能源汽車LC絕緣墊片油壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員實(shí)際上可以控制最佳比例增益，因?yàn)樗鼈兛梢钥刂谱枘嵯禂?shù)，固有頻率和開環(huán)增益。通常，使用油的體積模量，汽缸面積，壓縮下的油的體積和質(zhì)量來計(jì)算固有頻率。由于以下誤差取決于開環(huán)增益和比例增益，因此液壓設(shè)計(jì)人員可控制以下誤差。


關(guān)于僅比例控制的其他問題
所以現(xiàn)在系統(tǒng)已經(jīng)調(diào)整好并準(zhǔn)備好進(jìn)行短暫的移動(dòng)，它似乎可行。嘗試稍長(zhǎng)的移動(dòng)，并且兩個(gè)移動(dòng)看起來花費(fèi)大約相同的時(shí)間。其原因是隨著誤差減小，控制輸出減小，因此速度呈指數(shù)下降。實(shí)際位置需要大約五個(gè)時(shí)間常數(shù)才能將誤差減小到原始誤差的1％以下。

時(shí)間常數(shù)是受控對(duì)象將錯(cuò)誤減少約63％所需的時(shí)間。因此，如果誤差立即增加到10毫米，時(shí)間常數(shù)為1秒，則1秒后誤差將減小到3.68毫米。2秒后 誤差將減少到1.35毫米。經(jīng)過五個(gè)時(shí)間常數(shù)（5秒）后，誤差將減小到0.067 mm，小于原始誤差10 mm的1％。時(shí)間常數(shù)決定系統(tǒng)響應(yīng)干擾所需的時(shí)間。

那么問題就是，如何僅使用比例增益來計(jì)算液壓缸的時(shí)間常數(shù)？這個(gè)公式不太難：

τ是最佳時(shí)間常數(shù)。

τ = 3 /（2?ζ? ω Ñ）

如果阻尼系數(shù)為0.33333且固有頻率為10 Hz，則時(shí)間常數(shù)為：

τ = 3 /（2?0.333?2? π ?10）= 0.072秒。

因?yàn)樾枰鍌€(gè)時(shí)間常數(shù)才能將誤差降低到1％，所以移動(dòng)需要0.358秒。

再次注意，最佳時(shí)間常數(shù)完全由機(jī)械（液壓系統(tǒng)）設(shè)計(jì)者決定。如果五個(gè)時(shí)間常數(shù)的時(shí)間太長(zhǎng)，山東威力重工4000噸新能源汽車LC絕緣墊片油壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)者需要通過增加摩擦來增加固有頻率或阻尼系數(shù)。增加摩擦?xí)速M(fèi)能量。增加固有頻率需要增加圓柱直徑。這樣做還需要增加閥門，蓄能器和泵的尺寸，從而增加了部件成本。

使用PLC實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的比例控制液壓系統(tǒng)很簡(jiǎn)單，但山東威力重工4000噸新能源汽車LC絕緣墊片油壓機(jī)PLC編程器無法控制許多重要參數(shù)。這種限制與PLC程序員的能力無關(guān)，而是與液壓和機(jī)械設(shè)計(jì)有關(guān)。不幸的是，PLC程序員通常會(huì)在最后一刻訪問液壓系統(tǒng)，并且有望“將其修復(fù)為軟件”，簡(jiǎn)單地說，這不會(huì)發(fā)生。系統(tǒng)行為已經(jīng)根據(jù)設(shè)計(jì)和制造決策“融入”。

使用先進(jìn)的液壓伺服控制系統(tǒng)可顯著提高機(jī)器性能。收購(gòu)的初始成本較高，但卻被性能提升所抵消。該機(jī)器也更易于維護(hù)，并且不需要頻繁維護(hù)。

以下是使用僅比例控制的三種簡(jiǎn)單移動(dòng)模擬。它們基于用于模擬伺服液壓缸和負(fù)載運(yùn)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)線性化模型。

H（S）=（??ω 2 Ñ）/ [S?（S 2 + 2?ζ?ω Ñ ?S +ω 2 N） ]

K，開環(huán)增益，假設(shè)為10（mm / s）/％控制輸出，

s，拉普拉斯算子，是一個(gè)頻率，以弧度/秒為單位。

ζ是阻尼因子，假設(shè)為0.33333。它是無量綱的，

ω Ñ是固有頻率，在每秒弧度。在這種情況下，固有頻率為10 Hz。

這些模擬旨在提出一些問題，但我會(huì)告訴你這個(gè)：如何改善響應(yīng)時(shí)間？這個(gè)問題將在未來的“山東威力重工4000噸新能源汽車LC絕緣墊片油壓機(jī)運(yùn)動(dòng)控制”版本中得到解答。