电液比例位置控制系统的新型PID控制算法研究

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毕业设计28第五章电液比例液压控制系统控制策略研究及实验分析

第五章电液比例液压控制系统控制策略研究及实验分析图5-1 程序框图§5.1 电液比例液压控制系统的增量式PID 控制研究由第二章分析可知，Beringer 生产的电液比例液压控制系统的许多硬件参数都不能准确确定和许多不确定因素的影响，要想准确用数学模型来描述该系统的动态特性是非常困难的，因此提出利用PID 算法对系统进行控制。

由于PID 控制器不需要知道控制对象的具体传递函数，算法简单、易于调节等优点，在工业控制中得到了广泛应用。

在前一章分析电液比例液压控制系统的动态模型时，对系统模型的PID 控制的仿真结果表明，由于本系统具有较好的开环稳定性，而系统的变化较为平缓，所以应用PID 控制算法就可能获得较好的输出。

在本文的实验中，利用增量式PID 控制算法，对系统在不同的温度、压力等工作条件下的运行进行了实验研究，大量实验表明该算法的有效性。

在实验中采用了增量式的PID 控制算法。

其控制系统原理框图如图5-2所示：PID 控制器是一种线性控制器，它根据给定值r (t) 与实际输出值c (t)构成控制偏差：)15()()()(--=t t t c r e其控制规律：)25(1)()()(-⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=⎰tD t I t P t dt dt T dt e T e K u式中 K P ：比例系数；T I ：积分时间常数；T D ：微分时间常数。

简单说来，PID 控制器各校正环节的作用如下：1．比例环节：即时成比例地反映控制系统的偏差信号 e (t)，偏差一旦产生，图5-2 控制系统原理框图控制器立即产生控制作用，以减少偏差。

增大比例系数可加快系统响应，有利于减小静差，但会是系统有较大的超调，产生振荡，稳定性变坏。

2．积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度。

积分作用的强弱取决于积分时间常数T I ，T I 越大，积分作用越弱，可使超调和振荡下降，但消除系统静差也减慢。

3．微分环节：能反映偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏差信号值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。

基于PID算法的电液伺服阀速度控制系统的研究

浅析基于PID算法的电液伺服阀速度控制系统的研究摘要：本文主要是结合液压传动技术和自动控制技术，设计一种基于pid算法的电液伺服阀速度控制器。

液压系统在机械传动方面有着十分重要的应用，尤其是其具有传动过程中工作稳定、传递功率负荷大、传动能量方向灵活可控、调节控制方便等等优势，非常适合在机械制造、工程机械、大型交通工具等场合应用。

关键词：plc；控制系统；pid；电液伺服系统是液压自动控制领域中的一门重要研究技术，由于其具有良好、快速、高精度的控制效果和能量，该技术其应用面非常广泛。

近年来，随着计算机技术的迅猛发展和在自动控制领域的应用，如何将计算机控制技术应用于液压伺服控制已经成为人们研究的重点和热点。

本文主要讲的是如何设计出一种基于pid算法的电液伺服速度控制系统。

1、系统工作原理及参数电液伺服阀速度控制系统是通过电液伺服阀控制两柱压力机匀速上升或下降的高精度控制系统，由电气控制部分和液压驱动部分组成。

系统工作原理如下：当上位计算机实现上升或下行功能时，对控制器发出下行指令，控制器根据位置传感器及速度反馈回路的信号输出相应的控制信号，经伺服阀放大器驱动电液伺服阀输出相应流量，在电机、液压回路系统等相关执行机构作用下，两柱压力机油缸匀速上升或下降；系统的控制核心为由控制器、电液伺服阀、反馈回路构成的闭环控制系统。

1.1 伺服阀电液伺服阀速度控制系统的核心元件是伺服阀，系统中采用的伺服阀是中船重工上海704所生产的csdy1/2型伺服阀。

csdy1csdy2电液伺服阀结构牢固、分辨率极高、控制精度高适用于各领域的高精度电液伺服系统。

如：造船工业、航天工业、航空工业、重工业、轻、纺工业，以及农业机械液压伺服系统。

csdy1csdy2电液伺服阀工作时，高压油ps一路通过滤油器进入射流管喷嘴，另一路进入阀芯和阀套组成的通路。

当无信号电流时，阀处于零位，无流量输出。

当有控制信号电流输入时，使射流管喷嘴偏转（设顺时针），接受器左腔压力上升，右腔压力下降，阀芯在压差作用下右移，其油路ps-a-1负载-2-c-p。

新型电液比例阀的设计及其控制方法的研究

III
新型电液比例阀的设计及其控制方法的研究
Key Words: Electro-hydraulic proportional pressure valve; CFD; PID algorithm; PWM; Steady-state model; Dynamic Model; Simulation
IV
湖南大学学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
湖南大学硕士学位论文新型电液比例阀的设计及其控制方法的研究姓名：黄勇申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：胡思节 20070410
新型电液比例阀的设计及其控制方法的研究
摘
要
电液比例阀是实现电液比例控制技术的关键控制器件。由于其较好的控制精度和稳定性，电液比例阀已开始逐渐代替传统控制阀。电液比例压力控制阀是电液比例阀中的一种，其功用是对液压系统中的油液压力进行比例控制，进而实现对执行器输出力或输出转矩的比例控制。论文在参照国内外成熟产品的基础上，运用现代设计方法和分析手段设计了一种新型比例压力阀的结构。首先，设计了十几种阀芯和阀腔的几何结构 , 根据计算流体力学的理论，对每一种阀的流道建立数学模型。其次，借助商业软件 ANSYS/FLOTRAN 和 CFX 求解流道中的速度、压力数值解 , 根据求解的数据 , 分析出阀内流道的几何形状对流场的影响。最后 , 根据所得结论优化出一种新型的阀芯和阀腔结构。在比例压力阀的控制电路设计中，以单片机控制系统、数字 PID 算法和 PWM ( 脉冲宽度调制 ) 技术为研究对象。根据电液比例阀的控制要求，编制了系统控制程序，设计了单片机控制系统的电路和功率放大电路，使控制电路的精度和可靠性大大提高。将阀的工作状态抽象成数学模型是研究现代液压系统的主要方法。论文运用运动学和动力学理论，建立了所设计的电液比例压力阀的稳态和动态数学模型，得到了系统的传递函数。另外 , 求解系统模型中的参数成为一个重要问题，论文中同样以计算流体力学为理论依据，通过有限元等数值方法，计算出流量系数等重要参数。为了研究阀的稳态、动态特性，将传递函数转换为 MATLAB/SIMULINK 软件包的方框图模型，利用计算机仿真技术得到阀的阶跃输入响应。然后，研究了不同结构对阀稳态与动态特性的影响，为进一步优化阀的结构提供了理论上的参考依据。关键词：电液比例压力阀； CFD ； PID 算法；脉宽调制；稳态模型；动态模型；仿真

卷扬升降机电液比例阀控马达系统PID控制及仿真

卷扬升降机电液比例阀控马达系统PID控制及仿真PID控制是一种线性控制，将设定值w与实际输出y进行比较构成偏差e=w-y并按其比例、积分、微分通过线性组合构成控制量。

在实际应用中，根据对象的特性和控制要求，也可灵活地改变其结构，取其中一部分环节构成控制规律。

1 PID算法由于计算机控制是一种采样控制它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量因此微分项和积分项不能准确的计算出，只能用数值计算方法逼近。

数字式的PID控制算法为：u■=k[e■+T/T■■e■+T■/T（e■-e■）]增量式PID控制算法为：△u■=u■-u■=k[e■-e■+T/T■e■+T■/T（e■-2e■+e■）]计算机控制系统采用恒定的采样周期T，故在确定了k、T■、T■后，根据前后三次的测量偏差就可以求出控制增量。

实际上，位置式与增量式控制对整个闭环系统并无本质差别，只是将原来全部由计算机承担的算式，分出一部分由其他的部件完成。

2 积分分离PID控制阀控马达系统在控制过程的启动、结束或大幅度增减设定时，短时间内系统输出有很大的偏差，会造成PID运算的积分累加，致使控制量超过执行机构可能允许的最大动作范围对应的极限控制量，引起系统较大的超调，甚至引起系统较大的振荡。

采用积分PID控制算法，当被控量与设定值偏差较大时，取消积分作用，以免由于积分作用使系统的稳定性降低，超调量增大；当被控量接近给定值时，引入积分控制，以便消除静差，提高控制精度。

其基本思想是：根据系统情况设置分离用的门限值（也称阀值）A。

当偏差大于规定的门限值A时，删除积分作用。

当偏差值比较小时，采用PID控制，可保证系统的控制精度。

控制算法可表示如下：u■=k■e（k）+βk■■e（i）+k■[e（k）-e（k-1）]式中：β=1，e（k）≤A，采用PID控制；β=0，e（k）>A，采用PD控制。

3 PID调节器参数选择选择调节器的参数，必须根据工程的具体问题来考虑。

自控课程设计-基于PID的电液位置伺服系统分析

基于PID的电液位置伺服系统分析摘要电液位置伺服系统是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成反馈控制系统。

它综合了电气和液压两方面的优点，具有控制精度高、响应速度快、输出功率大、信号处理灵活、易于实现各种参量的反馈等优点。

其应用已遍及国民经济的各个领域。

本文主要通过matlab软件中的simulink工具，对电液位置伺服系统进行PID调节，并且利用临界比例度法进行参数整定，采用微分先行的方法对PID控制器进行改良，最终使系统的快速性、稳定性、准确性明显提高。

关键词电液位置伺服系统; PID控制; 临界比例度法; 微分先行Analysis of Electro-hydraulic Position Servo System Based onPIDABSTRACT Electro-hydraulic position servo system is a signal processing unit and the hydraulic power agencies feedback control system. It combines both electrical and hydraulic advantages of high control precision, fast response, high output power, signal processing, flexible, easy to implement various parameters of the feedback and so on. Its application has been throughout all areas of the national economy. In this paper, by using simulink software tools, electro-hydraulic position servo system PID control, and the use of critical ratio method for parameter tuning, using the method of differential forward PID controller for improvement, and ultimately make the system fast, stability, significantly improved accuracy.Key words electro-hydraulic position servo system; PID control; critical ratio method; differential forward1.引言电液伺服系统是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统。

电液比例位置系统模糊自整定PID控制器设计与仿真研究

维普资讯
２００７年第１２期
液压与气动
２３
电液比例位置系统模糊自整定ＰＤ控制器设计与仿真研究Ｉ
郭振兴，房建东，房彦伟
ＳｍｕａｉｎＲｅｅｒｈｏｚｙＳｌ－ｕｉＤＣｏｒｌｒＢａｅｉｌｔｏｓａｃｆＦｕｚｅｆｔｎｎｇＰＩｎｔｏｌｓｄｅｏｅｔｏｈｄａｌｏｏｔｏａｓｔｏｎｔｏｙｔｍｎＥｌｃｒ — ｙｒｕｉＰｒｐｒｉｎｌＰｏｉｉｎＣｏｒｌＳｓｅｃ
ＧＵ（ｈｎｘｎ．ＦＡＮＧＪａ — ｏｇ．ＦＡＮＧＹａ — ｉ）Ｚｅ — ｉｇｉｎｄｎｎｗｅ
（内蒙古工业大学信息工程学院，内蒙呼和浩特
Ｏ０５）ｌ０１
摘要：电液比例位置系统是一种非线性、时变性系统，其参数具有非线性特性，用的线性化模型基础常
关键词：电液比例；模糊控制；参数自整定；系统仿真
中图分类号：Ｐ７．文献标识码：文章编号：００４５（０７１．０３０Ｔ２３２Ｂ１０．８８２０）２０２４
０引言
应情况，用模糊推理，运自动实现对ＰＤ参数的最佳Ｉ调整，这就是模糊自适应ＰＤ控制。Ｉ将模糊控制和ＰＤ控制两者结合起来，具有模Ｉ既糊控制适应性强的优点，具有ＰＤ控制精度高的特又Ｉ点，针对具有非线性、变性的电液比例位置系统，时可以取得良好的控制效果。国内外学者采用不同的方法，出了多种模糊ＰＤ控制策略。本文对电液比例提Ｉ位置控制系统应用了模糊自整定ＰＤ控制器并与常Ｉ规模糊ＰＤ控制器进行系统仿真研究对比，真结果Ｉ仿表明，用模糊自整定ＰＤ控制器控制效果更好。采Ｉ

电液比例控制系统的参数模糊自整定PID控制研究

式中 △ （）ｋ —— 第ｋ次调节量
（）１
机地结合起来，出了一种模糊自整定ＰＤ控制算提Ｉ法，这种算法占用的存储空间小，只需少量的ＣＵ时Ｐ间进行运算处理，合在单片机内运行。适
１ＰＤ控制的系统结构Ｉ
ｅｋ— —第ｋ次误差信号（）
０引言
’
行过程中不断地检测ｅＡｅ根据模糊控制原理对３和，个控制参数进行在线修改，满足不同暂态过程对控以制参数的不同要求，而使被控对象具有良好的动、从静
态特性。
电液比例控制系统已经广泛应用于精度要求较高的行业。其传统的控制方式大多采用ＰＤ控制技术，Ｉ它具有简单、可靠、数整定方便等优点。但电液比例参控制阀的工作环境变化很大，负载千差万别，且电其而液比例控制系统是复杂的非线性高阶系统，难在设很计时建立准确的数学模型，因此在控制性能要求高的场合，规的ＰＤ控制难以取得良好的控制效果。模常Ｉ糊控制是一种比较先进的控制方法，可以弥补常规它
着偏差ｅ和偏差变化率ｅｃ的变化而变化的，以必须所
首先明确两者之间的关系。这种二元关系在模糊系统
中主要表现如下。
差ｅ和误差变化率Ａ（ｃ之间的模糊关系，ｅｅ）在系统运
在常规ＰＤ控制中，Ｉ当对象的负载出现阶跃变化时，被调量的变化曲线会出现阻尼振荡，图２所示。如

电液比例位置控制系统的研究

２０１３年４月第４１卷第７期
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥＴ０ＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
Ａｐｒ．２０１３
Ｖｏ１．４１Ｎｏ．７
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３８８１．２０１３．０７．０１１
随着计算机技术和工业技术的普及，电液比例
技术得到迅速发展。与电液伺服控制技术的高成
本、高维护、高能耗相比，电液比例技术是一种廉价、节能、维护方便、适应大功率控制及具有一定控制精度的控制技术，因而更适用于工程机械等工业场合 … 。由于电液比例位置控制系统的变流量死区特性，线性ＰＩＤ控制器难于协调快速性和稳定性
电液比例位置控制系统的研究
董建园，曹旭妍，魏培，施玉艳
１００５５）（西安建筑科技大学，陕西西安７
摘要：电液比例位置控制系统是非线性、时变性严重的一种系统，且具有变流量死区、变流量增益的特性。单纯采用线性ＰＩＤ控制器难于协调快速性和稳定性之间的矛盾。基于ＬａｂＶＩＥＷ平台，针对电液比例位置系统具有死区非线性的特
ＤＯＮＧＪｉａｎｙｕａｎ，ＣＡＯＸｕｙａｎ，ＷＥＩＰｅｉ，ＳＨＩＹｕｙａｎ
（Ｘｉ ’ ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｃｈｉｔｅｏｌｏｇｙ，Ｘｉ ’ ａｎＳｈａａｎｘｉ７１００５５，Ｃｈｉｎａ）

基于智能PID算法的电液伺服系统

外界影响和本身存在较大的不确定性，这对电液伺服控制系统提出了更高的要求。
3 机电结构原理 2 电液伺服技术
在船舶和飞机的舵机位置控制、数控机床的工作台位置控制中、板带轧机的钢板厚度控制、火炮和雷达设备上的控制系统和振动试验台、带材跑偏量位置控制中，电液位置伺服控制系统都是最常用的一种液压伺服系统，在其它一些如速度控制和力控制等物理量的控制系统中，也经常将位置控制的小回路作为运动控制大回路中的一个重要环节。液压伺服控制系统以其具有控制功率大、负载刚度大、响应速度快等特点，因此在现代工业的控制中得到广泛的应用。电液伺服系统是通过电液伺服比例阀将电流或电压信号转换成为大功率的液压动力机构，从而完成了对一些大型机械和设备的伺服运动控制。液压伺服运动系统是对控制系统输出的信号，如速度、位置或力矩等，可快速、自
摘要：本文通过对电液比例位置伺服控制系统进行分析结合其特点建立了相应的数学模型。该控制系统采用MATLAB编程和PID控制相结合，实现了电液比例位置伺服控制系统的智能优化控制和提升了控制系统的自动化水平。通过PID控制算法对于系统自身的不稳定性进行校正，从而提升了控制系统的响应速度和控制精度。关键词：MATLAB 电液伺服 PID控制 Abstract: In this paper, the electro-hydraulic proportional position servo control system is analyzed and its mathematical model is established. The control system uses the combination of MATLAB programming and PID control to realize the intelligent optimization control of electro - hydraulic proportional position servo control system and enhance the automation level of the control system. PID control algorithm for the system itself to correct the instability, thereby enhancing the control system response speed and control accuracy. Key words: MATLAB Electro - hydraulic servo PID control 【中图分类号】TP9【文献标识码】B 文章编号1606-5123（2017）01-0059-03

电液比例位置系统复合控制及相关研究

电液比例位置系统复合控制及相关研究一、概述电液比例位置系统作为现代工业控制领域的重要组成部分，广泛应用于各种机械设备和自动化生产线中。

该系统通过电液转换装置将电信号转换为液压动力，实现对执行机构的位置、速度和力等参数的精确控制。

随着工业技术的不断发展，对电液比例位置系统的性能要求也越来越高，复合控制技术的研究和应用显得尤为重要。

复合控制是指将两种或多种不同的控制方法结合在一起，以充分利用各种控制方法的优点，提高系统的整体性能。

在电液比例位置系统中，复合控制可以有效地解决单一控制方法难以处理的复杂问题，如非线性、时变性和不确定性等。

通过合理地设计复合控制策略，可以实现对系统性能的优化和提升，满足实际应用的需求。

本文旨在深入研究电液比例位置系统的复合控制技术，探讨不同控制方法之间的融合方式和优化策略。

我们将对电液比例位置系统的基本原理和特性进行介绍，为后续的研究奠定基础。

我们将分析现有复合控制技术在电液比例位置系统中的应用现状，指出其存在的问题和不足之处。

接着，我们将提出一种新型的复合控制策略，并详细阐述其设计思路、实现方法和性能特点。

我们将通过实验验证该复合控制策略的有效性，并与其他控制方法进行对比分析，以证明其在提高系统性能方面的优越性。

通过对电液比例位置系统复合控制技术的深入研究，我们期望能够为相关领域的研究人员和工程师提供有益的参考和借鉴，推动该技术的进一步发展和应用。

1. 电液比例位置系统的概述电液比例位置系统，作为一种先进的控制技术，在液压和电气领域中发挥着重要的作用。

它结合了电气信号的控制灵活性与液压系统的动力传递能力，实现了对液压装置流量、压力和方向的精确控制。

这种系统在工业、农业以及其他多个领域具有广泛的应用前景，如机械加工、钢铁生产、工程机械、船舶设备、汽车工程等。

电液比例位置系统主要由电气系统、比例电磁阀、液压装置以及反馈装置等四部分构成。

电气系统负责控制电气信号的发射和接收，而比例电磁阀则是实现电气信号到液压信号转换的关键部件。

基于PID神经网络的电液比例速度控制系统的研究

李字杰陈强３１０）４００
ＬｉＹｕｅＣｎｄｉｈｅＱｉｎｇａ
（江西理工大学机电工程学院，江西赣州
Ｇｎｈｕ３１０）ａｚｏ４００
（ｏｌｇｆＭｃａｉａｎｌｃｒｃｌＥｇｎｅｉｇｉｎｘｎｖｒｉｙｏｃｅｃｎｅｈｏｏｙｉｎｘＣｌｅｅｏｅｈｎｃｌａｄＥｅｔｉａｎｉｅｒｎ，ＪａｇｉＵｉｅｓｔｆＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇ，Ｊａｇｉ
１电液比例速度控制系统电液比例速度控制系统 “按控制方式可以分为开环速度１控制与闭环速度控制，其原理框图如图一所示。开环控制系
【Ｄ） Ⅲ 外糸瓢
统主要用在工作过程巾需要快速而平稳地转换速度的场合，而闭环系统则用在工作速度需要较精确地控制的地方。我们主要分析其闭环速度控制系统，其工作原理是：
ＫｖｒｓＥｅｔｏｔｄａｌｃＰｏｏｔｏａｏｔｏｙｔｍＰＩｅｒｌＮｔｏｋ；Ｓｓｅｉｕａｉｎｅｗｏｄ：１ｃｒ－ｔｒｕｉｒｐｒｉｎｌＣｎｒｌＳｓｅ；ＤＮｕａｅｗｒｙｙｔｍＳｍｌｔｏ
给定输入信号在经过电控器（比例放大器）调整后，控制电液比例阀的开口大小和方向，由此再控制液压执行器运动
图一
速度控制系统结构框图
２ＰＤ神经元网络控制策略Ｉ
ＰＤＮ的结构随着网络输出量的个数的增减而变化，ＩＮ其基本形式为单输出的Ｓ１Ｎ结构如图二所示。ＰＤＮ它的输入层

电液比例位置控制系统的自整定模糊PID控制研究

电液比例位置控制系统的自整定模糊PID控制研究
朱银法;陈冰冰;安磊
【期刊名称】《机床与液压》
【年(卷),期】2010(038)008
【摘要】对自整定模糊PID控制策略在电液比例位置控制系统上的应用进行研究.在介绍自整定模糊PID控制基本原理的基础上,通过实验比较该系统自整定模糊PID控制和PID控制对正弦信号的跟踪效果.结果表明,自整定模糊PID控制比PID 控制有更好的精度和稳定性.
【总页数】3页(P98-100)
【作者】朱银法;陈冰冰;安磊
【作者单位】丽水学院机械工程系,浙江丽水,323000;东华大学机械工程学院,上海,201620;东华大学机械工程学院,上海,201620
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.电液比例位置控制系统的参数自整定Fuzzy-PI控制 [J], 郑江;陈柏金
2.关于电液比例位置控制系统的死区模糊补偿控制研究 [J], 李心宇
3.液压挖掘机电液比例位置控制系统仿真研究 [J], 朱平平;邹树梁;谢宇鹏
4.关于电液比例位置控制系统的死区模糊补偿控制研究 [J], 李心宇
5.基于模糊P ID的冲裁机电液比例位置控制系统仿真研究 [J], 罗艳蕾;杜黎;周山旭;罗坤
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基于PLC的电液比例伺服系统模糊PID控制研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｆｏｒｓｅｒｖｏｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｙｌｉｎｄｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｈａｄｌａｒｇｅｏｖｅｒｓｈｏｏｔ，
ＲｓｅａｒｃｈｏｎＦｕｚｚｙＰＩＤＣｏｎｔｒｏｌｆｏｒＥｌｅｃｔｒ０ｈｙｄｒａｕｌｉｃＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌＳｅｒｖｏＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＰＬＣ
ＨｅＦｅｉＡｎｈｕｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ：
２．ＣｒａｗｌｅｒＣｈａｓｓｉｓＢｒａｎｃｈｏｆＳｈａｎｔｕｉＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭａｃｈｉｎｅｒｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＪｉｎｉｎｇＳｈａｎｄｏｎｇ２７２０００，Ｃｈｉｎａ）
ＺＨＡＮＧＧｕｉ，ＨＵＡＮＧＪｉｎｇｈｕａ，ＸＩＡＹｏｎｇｓｈｅｎｇ
（１＿ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，

基于MATLAB的电液比例模糊PID控制研究

>
概述
随着国家环保政策的落实，与环保排放标准密切相关联的焦
液压缸内集成了带有 !$%&"’()*#! 总线协议的磁致式伸缩位移传感器以测量运动位移，并将以测量位移信号以高达 61+T?K Z F 的数据传输速率传送至 !.= 系统，由 !.= 系统转换成电信号输入到比例阀电磁铁上，控制比例调速阀中的节流口开度，从而实现了油缸推进速度的实时控制。另外因传感器的高分辨率，大大提高了系统控制精度。取门装置电液比例控制系统原理如图 1 所示。
《电气自动化》 1232 年第 41 卷第 4 期
智能控制技术
!"#$%%&’$"# ()"#*)% +$,-"&./$0
基于 !"#$"% 的电液比例模糊 &’( 控制研究
大连重工・起重集团有限公司设计研究院 " 大连 # 摘孙元华要：以大容积焦炉机械关键机构电液比列阀控制系统为研究对象，针对被控对象非线性和时变性的特点，应用模糊理论提出模糊 !"# 控制策略，设计了模糊 !"# 控制器，使控制系统具备了实时性好、响应速度快、稳定性高、超调小等特点，较好的满足了控制要求。关键词：焦炉机械电液比例阀模糊 !"# 控制 !$%&"’()*#! +,-.,’ 仿真 / 中图分类号 0 -!123 4 5 3 / 文献标识码 0 ’ / 文章编号 0 6777*3889 : 1767 ; 73*7718*73
制效果优越性的基础，同时也是系统优化的重要手段。仿真控制模型搭建，首先第一步应根据各控制环节的数学模型确定传递函数。

电液比例转速的PID控制调节

电液比例转速的PID控制调节作者：李志雄来源：《硅谷》2011年第19期摘要： PID控制方法是一种技术成熟，不依赖于被控对象的控制方法。

介绍PID控制方法的基本特点，内容，优缺点，以及PID控制方法在电液比例转速控制系统的应用，并给出其在控制系统中的应用前景。

关键词： PID；控制；系统中图分类号：TH137 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1010030－010 前言随着计算机的普及，计算机在控制领域中得到了广泛的应用，推动了自动控制技术的发展。

使工业生产的自动化，规模化智能化都有了长足的发展。

我们对控制系统的稳定性，精度，响应时间提出了越来越高的要求，因而控制器的设计成为关键，模拟设计法，数字设计法是两种常用的设计思想，PID是一种技术成熟，应用最为广泛一种控制方法。

1 PID控制的特点PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。

它的传递函数为：PID是在控制过程中，按误差信号的比例（Proportional），积分（Integral）（Differential）进行控制调节，它有以下特点：1）技术成熟，应用广泛。

2）参数少，易于调节。

3）不倚赖于被控对象的数学模型。

4）算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于过程控制和运动控制中，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性系统。

在实际应用中，可根据被控对象特性和控制要求，取其中一部分构成调节器如比例调节器，比例积分调节器，比例微分调节器，通过对软件，硬件的设计，使PID的积分饱和和干扰受到最大的抑制。

PID虽然是一种简单的通用型控制器，但只适用于控制简单的过程。

因为，PID有其局限性：1）PID能控制基本线性的系统和定常系统，但不能有效地控制那些非线性、时变、耦合、时滞，干扰大和不确定因素多的复杂过程。

燃烧和操作条件变化的工业过程属于复杂过程，用PID控制很难达到满意的效果。

2）控制一个过程对象前必须要整定好PID的参数，包括比例增益Kp，积分时间Ti和微分时间Td。

基于电液比例阀的模糊智能PID控制系统的研究

ｆｒａｃ，ｑｉｋｒｓｏｓ，ｌｔｅｏｅｓｏｔｌｃｒ－ｙｒｕｉｐｏｏｔｎｌｏｉｏｏｔｏｙｔｍｏｒｎｅｕｃｅｐｎｅｉｌｖｒｈｏ．ｅｅｔｏｈｄａｌｒｐｒｉａｓｔｎｃｎｒｌｓｅｎｔｃｏｐｉｓｗｉｉｈｒｐｒｏｍａｃｓｏｔｉｅ．ｔｈｇｅｅｆｒｎｅｉｂａｎｄｈＫｅｗｏｄ：ｎｗ－ｌａｅｉｌ ’ ；ｌｃｒ — ｙｒｕｉ；ｏｉｉｎｃｎｒｌｆｚｙｉｔｌｇｎＩｙｒｓｓｏｃｅｎｖｈｃｅｓｅｅｔｏｈｄａｌｐｓｔｏ－ｏｔｏ；ｕｚ－ｎｅｌｅｔＰＤｃｉ
ｉｔｌｇｎＤｏｔｏ．ｌｏｄｓｇｈｕｚ－ｎｅｌｅｔＰＤｍｐｅｅｔｃｍｐｒｄｗｉｅｅａｎｅｌｅｔＰＩｃｎｒ１ａｓｅｉｎｔｅｆｚｙｉｔｌｇｎＩｉｌｍｎ．ｏａｅｔｇｎｒｌｉｉｈＰＩｃｎｒｌｒｏｕｚｏｔｏｌｒｗｅｍａｅａａｇｍｅｔｔｎａｄｅｌｔｏａｎｅｔｇｔ．ｅｒ — ＤｏｔｏｌｒｆｚｙｃｎｒｌｋｒｕｎａｉｎｍｕａｉｎｌｉｖｓｉａｅＴｈｅｅｅｏ
中图分类号：２３ＴＰ７文献标识码：Ｂ
ＲｅｅｒｈｗｉｈＦｕｚ。ｎｅｌｇｎＤｎｒｌＳｓｅｍｓａｃｔｚｙ＿ｔｌｉｅｔＰＩＣｏｔｏｙｔｒｉ

电液比例控位系统的自调模糊PID控制研究

电液比例控位系统的自调模糊PID控制研究摘要：本文在介绍电液比例控位系统中的自调模糊PID控制原理的基础上，通过数据比较该系统自调模糊PID控制和PID控制对信号的跟踪效果进行分析研究，得出自调模糊PID控制比PID控制有更好的稳定性能和安全性能。

本文正是将这两种控制思路有机地结合在一起，设计研究出了一种规则的自调模糊PID控制器。

关键词：自调模糊PID控制;电液比例;控位系统前言随着电液比例控位技术的深入发展，采用计算机自动控制的电液比例控位系统凭借自身成本低廉、环保能力强，安全性能好等优点，在多种场所得到了广泛应用。

针对电液比例控位系统的多种特点，设计高性能的自调模糊PID控制器是时代的要求，意义深远。

1.电液比例控位系统的概念在液压控制与转动中，可以接收数字式或者模拟式信号，使流量和压力之间受到比例控制，这被称为电液比例控位系统。

比如说，数字控位系统、脉波调制（PWM）系统都属于电液比例控制系统的范畴。

虽然比例控位与制动控制都广泛应用于闭环和开怀系统。

但就目前而言制动控制主要应用于闭环控制，而比例控制主要应用于开环控制。

掌握制动装置与比例控位装置之间的差别是非常有意义的。

制动控制仪器设备经常具有内反馈，任何发现到的错误代码都会造成系统数据栏改变，而这种改变正好是避免误差的出现[1]。

误差为零制动系统会处于相对平衡状态，直到新的错误代码被检测出来。

比例控位系统是一种具有增益效应的转换器。

比如，比例控位系统能把一个非线性运动驱动转变成等比例的流量压力，转换常数值取决于控制部件的尺寸和它的制造精准度。

闭环比例控位系统能用于内部闭环反馈系统。

在制动控制系统中，平衡概念上的控制误差理论上要为零，而比例控位系统却绝不可以零。

在比例控位系统中，控制主元件能有很多种状态，分别与受控部件之间相对应运动。

开关控制与比例控位相对应。

开关控制中主控制元器件仅有两种状态，即停止和启动。

因此要完成复杂的高质量控制，一定要有足够多的元件，把各种元器件调整成特定的状态。

基于PID算法液位控制系统的设计_董学勤[1]

y（ t） = y1（ t） + y2（ t） = y1（ t）－ y1（ t － Δt）其中： y2（ t） = － y1（ t － Δt）；可得到： y1 （ t） = y（ t） + y1 （ t － Δt）；可将时间轴进行 n 等分，得到： y1 （ t） = y （ t），t0 ＜ t ＜ t1 ； y1 （ t） = y（ t） + y1 （ t － Δt），t1 ＜ t。
1）
+
TS TI
e（
k）
+
TD TS
［（
e（
k）
－ 2e（ k － 1）
+
e（ k － 2）］｝
（ 1）
增量式的 PID 控制算法，每次只需要求出前后输
出值的差值即可，占用内存单元很少，因此计算速度
快、可靠性高，控制方便。
在实际编程时，对增量式 PID 算法合并，上式可
简化为：
Δu（ k） = q0e（ k） + q1e（ k － 1） + q2e（ k － 2）（ 2）
其中：
q0
=
KP［1
+ TS TI
+ TTDS］
q1
=
－
KP［1
+
2
TD TS
］，q0
=
KP
TD TS
3． 2 PID 参数的整定
比例作用 P 与偏差成正比，积分作用 I 是偏差对
时间的积累，而微分作用 D 是偏差的变化率。比例
控制对误差反应迅速，从而可以减小系统稳态误差。
但比例控制不能消除余差。比例放大系数的增大，往
方便，是目前采用最多的控制方法之一。PID 控制

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过加载油缸给油缸加载指定负载（４０ｔ，－）位移传感２
器将液压缸活塞的位置信息通过数据采集卡传递给计
算机与理想位移进行比较，得出差值量，经过优化处理和转换输出控制信号，通过比例放大器放大后驱动电液比例方向阀工作，而实现液压缸位置的精确控制。从
中图分类号：Ｐ７文献标识码：文章编号：００４５（０２０－０５０Ｔ２３Ｂ１０－８８２１）２０１－４
０引言
现的。液压泵的供油压力为１Ｐ。系统工作时，５Ｍａ通
随着现代工业技术的飞速发展，液比例技术广电泛应用于军事、业、农工业等各个领域。作为电液比例技术的重要组成部件的电液比例阀以其成本低、污抗染能力强等优点，许多场合正逐步取代伺服阀。由在计算机、电液比例阀和液压缸等部件组成的闭环控制
２１常规ＰＤ控制器结构．Ｉ
常规ＰＤ控制器是一种线性控制，是将给定值Ｉ它ｒｔ（）与实际输出值Ｙｔ（）构成的控制偏差ｅｔ＝ｒｔ（）（）
一
活塞直径１０ｍｍ，８活塞杆直径１０ｍ电液比例方向１ｍ，阀７为４ＡＥ０１Ｂ２ＮＡＭ型号电液换向阀，ＷＲ６２ —０／４Ｚ／电液比例方向阀８为Ｈ４ＷＥ２Ｍｘ６Ｇ４９Ｔ４Ｈ５６／Ｅ２ＮＥＫ－
数据的转换是通过１ｌＡＤ板卡和１２／板卡实７６／７１ＡＤ
作者简介：强宝民（９４）男，１６一，陕西礼泉人，教授，士，硕主要从事液压系统仿真和故障诊断方面的研究和教学工作。
１６
液压与气动
２１０２年第２期
）Ｋ）㈤¨ ＝ｐ＋［
写成传递函数的形式为：
Ｃｓ＝（）＝Ｋ１＋ｐ１＋Ｔｏｓ
］（１）
差，但其容易导致积分饱和，系统超调量增大，分使微环节可以提高响应速度，但其对高频干扰特别敏感，使系统抑制干扰的能力降低。为此本文在常规ＰＤ控制Ｉ器的基础上做以下改进］。
ｐｓｔｏｏｔｏｙｔｍｏｉｉｎｃｎｒｌｓｓｅ
ＱＡＧＢｏｍｎＬＵＢｏｉＩＮａ－ｉ，Ｉａ－ｅｊ
（第二炮兵工程学院，陕西西安７０２）１０５
摘
要：文设计了一种新型ＰＤ控制算法，该Ｉ对其在电液比例位置控制系统上的应用进行研究。在介绍
新型ＰＤ控制算法基本原理的基础上，Ｉ通过实验比较该系统新型ＰＤ控制和常规ＰＤ控制对正弦信号的跟ＩＩ
踪效果。结果表明，新型ＰＤ控制比常规ＰＤ控制有更好的精度和稳定性。ＩＩ
关键词：新型ＰＤ控制；Ｉ电液比例阀；置控制；Ｉ制位ＰＤ控
（）对积分项的改进１改进的基本方法为：首先根据实际情况，定阀值Ｏ卢（ｔ＜卢）当偏差ｅｊ设ｔＯ、，（）
）（２）
系统具有结构简单、控制方法灵活、控制精度高等优
点，在各个领域得到了广泛的应用。作者针对常规ＰＤ控制器在电液比例位置控制系统中存在的问题，Ｉ在此基础上设计了一种新型的ＰＤ控制器用以克服常Ｉ
Ｙｔ（）中的比例、积分和微分通过线性组合构成控制
量，对被控对象进行控制，其控制规律为：
收稿日期：０１６１２１－－４０
Ｚ型号电液换向阀，４压力传感器是Ｎ－２２Ｔ型号ＳＷＬ－０力传感器，量程为 ± ０ｔ位移传感器是ＷＹＣＩ０Ｌ２，Ｄ．０，Ｏ
规ＰＤ控制对系统的不利影响并进行了实验研究。Ｉ
１系统的组成及原理
该比例阀控非对称液压缸位置控制系统的硬件组成，图１如所示。主要由滤油器１和６溢流阀２液压、、泵３压力表４单向阀５电液比例方向阀７和８配套、、、（放大器１０和９）液压缸１、载缸１、移传感器、１加２位１、力传感器１、据采集卡和工业控制计算机组３压４数成。液压缸为单杆活塞标准液压缸，压缸标准行程液
１０ｍ，塞直径１０ｍ活塞杆直径９００ｍ活４ｍ，０ｍｍ，载加００ｍ
图１比例阀控非对称液压缸位置控制系统组成图
２新型ＰＤ控制器设计Ｉ
２１０２年第２期
液压与气动
１５
电液比例位置控制系统的新型ＰＤ控制算法研究Ｉ
强宝民。保杰刘ＮｅＤｃｎｒｌａｇｒｈｆｒｅｅｔｏｈｄａｌｒｐｒｉｎｌｗＰＩｏｔｏｌｏｉｍｏｌｃｒ — ｙｒｕｉｐｏｏｔａｔｃｏ