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基于模糊PID的低压铸造液面加压控制系统设计

发布时间：2017-02-11 21:03

本文关键词：低压铸造液面加压控制，由笔耕文化传播整理发布。

模糊控制,PID,神经网络控制

2010年4月第38卷第7期

机床与液压

MACHINETOOL&HYDRAULICS

Apr12010

Vol138No17

DOI:10.3969/j1issn11001-3881120101071022

基于模糊PID的低压铸造液面加压控制系统设计

余永维,黄强,张根宝

(11重庆理工大学汽车学院重庆市汽车零部件及其检测技术重点实验室,重庆400050;

21重庆大学,重庆400040)

摘要:液面加压控制是保证低压铸造质量的关键。针对传统的PID液面加压系统存在压力波动大且压力曲线重复性差等缺点,提出基于模糊自适应PID的液面加压控制系统,阐述模糊PID控制器的设计方法,介绍基于PLC的该加压系统的软硬件实现方法。该系统在实际应用中取得了较好的效果。

关键词:模糊控制;PID控制;液面加压;低压铸造中图分类号:TG24919　　文献标识码:A　　文章编号:1001-3881(2010)7-068-DesignonFluidSurfaceForcLowPressureDieonID

YUYongweiGenbao

(11KeyLabofAutomobilePartsogyofChongqing,AutomobileCollege,ChongqingUniversityofChina;21ChongqingUniversity,Chongqing400040,China)

Abstract:controlisthekeyfactorforensuringthequalityoflowpressurediecasting.AccordingtosuchproblemsasponsandpoorreproducibilityofpressurecurveoftheconventionalPIDcontrolsystem,thefluidsur2faceforcingcontrolsystembasedonFuzzyPIDwasputforward.ThedesignmethodofFuzzyPIDcontrollerwasanalyzed.Therealiza2tionmethodsofthesoftwareandthehardwarebasedonPLCwereexpounded.Thissystemhasgoodeffectinpractice.

Keywords:Fuzzycontrol;PIDcontrol;Fluidsurfaceforcingcontrol;Lowpressurediecasting

　　低压铸造是目前广泛应用于铸造、冶金等领域的特种铸造成型工艺,其主要工艺过程(升液、充型、增压和保压等)都是靠液面加压控制系统对压力的

[1-2]

控制来实现的。因此,液面加压控制系统是低压铸造设备的关键组成部分,是低压铸造成品率和低压铸件质量的根本保证。

现有的液面加压控制系统多采用PID(比例、微分、积分)控制,PID控制系统性能的好坏取决于PID参数Kp、Ki和Kd的准确度,获得准确的Kp、Ki和Kd参数要求建立精确的数学模型,而低压铸造加压系统是一个大滞后、非线性的时变系统,难以建立

[2]

准确的数学模型。并且,由于低压铸造生产过程中,液面下降、温度波动以及供气压力变化等干扰因素的存在,即使得到较准确的Kp、Ki和Kd参数,固定的Kp、Ki和Kd参数也不能使整个控制过程达到最优。所以常规PID液面加压控制系统在实际生产中存在压力波动大、实际的加压曲线不能很好跟踪给定加压曲线等缺点,造成铸件质量差且不稳定。

作者针对低压铸造过程的不确定性、时变性和常

[1-6]

规PID控制对动态的加压系统难以获得满意的控制效果的情况,设计了基于模糊自适应PID的液面加压控制系统,将人工智能与PID控制结合起来,根据低压铸造的工作状况不断在线修正Kp、Ki和Kd参数,大大提高了低压铸造液面加压的动态性能和控制精度,在实际调试中得到了较好的效果。

1　模糊PID控制器的结构

作者设计的模糊控制器满足不同的压力偏差e和压力偏差变化率ec对PID自整定的要求,其根据模糊控制规则进行模糊推理,在线对PID参数进行修正。基于模糊PID的液面加压控制系统结构如图1所

基于模糊PID的低压铸造液面加压控制系统设计