基于PLC的多缸同步运动控制系统

发布时间：2017-08-10 16:12

  本文关键词：基于PLC的多缸同步运动控制系统

  更多相关文章： 多缸同步控制 FESTO液压试验平台 Simulink仿真 PLC 智能PI控制算法

【摘要】：随着工业自动化的推进，液压同步驱动控制技术在金属的加工、重型机械、车辆工程、水利工程等领域的应用也越来越多，同时这些行业对同步控制精度的要求也是越来越高。所以，为满足新世纪各个领域的需求，对于多缸同步运动控制技术的研究就有了更重要的理论意义与工程实用价值。 PID控制的控制规则非常简洁，拥有良好的鲁棒性，在各个领域都能见到它的身影。但随着科技水平的不断提高，被控对象愈加的复杂，它们中有的被控制对象的参数不为设计者知晓，或者参数是随时变化，有的系统带有延时性且外在干扰杂乱无序，还有一些系统不能用数学模型进行描述等；同时，工业系统对控制性能的要求也越来越严格，一般的PID控制越来越不能适应现代工业发展的要求。针对于此，本论文设计了智能PI控制器，此控制器的结构与参数能随着被控对象的运行状况而改变，较好的解决了传统PID控制中系统运行的平稳性、快速性和准确性之间的矛盾，使控制器在复杂的、动态的和不确定的系统中也能取得较好的控制效果。 本文设计了以PLC为控制核心，驱动四缸的同步运动系统。液压系统采用四个4/3比例方向阀分别控制四个双作用缸，四个缸上分别安装位移传感器，四个位移传感器测量四个缸的位移信号并将此信号输送至PLC，由PLC进行同步控制运算后输出模拟量控制信号给比例阀控制液压缸，从而形成闭环控制。通过Simulink仿真软件对多缸同步运动系统运行了仿真。在建立多缸同步运动液压 系统的数学模型的基础上，以M语言编写S函数与Simulink相结合的方式建立智能PI控制器的数学模型。仿真实验对智能PI控制器与常规PID控制器做了对比，对智能PI控制器控制的四缸同步运动系统运行了仿真验证，实验结果表明：与传统PID控制器相比，智能PI控制器具有更好的控制特性，四缸同步运动系统同步控制性能良好。以FESTO液压试验装置为平台，以西门子S7-200PLC为控制中心，以智能PI控制算法为控制策略，完成了双缸的同步运动实验。液压系统选用两个比例阀分别控制2个 液压缸，，选另外2个液压缸作为负载分别顶住由比例阀控制的2个液压缸。PLC的CPU选用西门子S7-200CPU226CN，模拟量模块选用EM235。在STEP7-Micro/WIN32软件上编写智能PI控制算法的PLC程序。实验结果表明，系统的驱动油压对此系统液压缸的同步性能有着重要的影响。结合系统压力的变化对液压油阻尼状态变化的影响，压差对4/3比例阀的影响，总结出了在不同油压下智能PI控制器控制参数的调整方法。
【关键词】：多缸同步控制 FESTO液压试验平台 Simulink仿真 PLC 智能PI控制算法
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH137;TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题研究的技术背景及意义8-9
• 1.2 液压同步技术分析与应用9-11
• 1.2.1 开环液压同步运动控制9-10
• 1.2.2 闭环液压同步运动控制10-11
• 1.2.3 控制策略11
• 1.3 课题研究的主要内容11-12
• 本章小结12-14
• 2 液压四缸同步运动控制系统设计14-20
• 2.1 液压同步系统的工作原理14
• 2.2 多缸同步系统的数学模型14-19
• 2.2.1 比例方向阀环节14-15
• 2.2.2 非对称阀控制非对称缸 - 负载环节15-18
• 2.2.3 反馈环节18
• 2.2.4 四缸同步运动系统的数学模型18-19
• 本章小结19-20
• 3 液压四缸同步运动控制系统智能 PI 控制器的设计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 参数整定实验23-27
• 3.3 智能 PI 控制器的设计27-29
• 3.3.1 智能 PI 控制器的结构与数学模型27-28
• 3.3.2 智能 PI 控制算法的调节规则28-29
• 本章小结29-30
• 4 液压四缸同步运动控制系统的仿真实验30-40
• 4.1 软件简介30
• 4.2 系统控制器的模型的建立30-33
• 4.3 仿真实验运行与结果分析33-38
• 4.3.1 智能 PI 控制器与传统 PID 控制器对比仿真实验34-36
• 4.3.2 四缸同步运动系统的仿真36-38
• 本章小结38-40
• 5 基于 S7 - 200 与 FESTO 液压平台的双缸同步运动控制系统实验40-64
• 5.1 F e st o 平台上双缸同步运动系统的设计40-41
• 5.2 液压元件性能分析41-46
• 5.2.1 2 通放大器41-42
• 5.2.2 4/3 比例阀42-44
• 5.2.3 位移传感器44-45
• 5.2.4 4/2 单电控方向阀45
• 5.2.5 液压泵45
• 5.2.6 液压缸45-46
• 5.3 PLC 控制系统46-59
• 5.3.1 控制系统硬件设计46-51
• 5.3.2 控制系统软件设计51-59
• 5.4 系统运行与结果分析59-63
• 5.4.1 液压缸快速运行试验60-61
• 5.4.2 液压缸慢速运行试验61-63
• 本章小结63-64
• 6 结论与展望64-66
• 参考文献66-70
• 攻读学位期间发表文章70-73
• 致谢73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 李敬兆;汤文兵;;PLC实现的模糊PID控制器及在高浓啤酒稀释系统中的应用[J];工业控制计算机;2006年07期

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本文编号：651641