第６期

２０１０年６月

机械设计与制造

Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ

Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ

６７

文章编号：１００１—３９９７（２０１０）０６—００６７－０３

ＰＩＤ控制在高速数控压机液压系统中的应用木

陈洁１原思聪１刘道华ｌ’２

（・西安建筑科技大学机电工程学院，西安７１００５５）（２信阳师范学院计算机与信息技术学院，信阳４６４０００）

ＰＩＤ

ｃｏｎｔｒｏｌ

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４６４０００，Ｃｈｉｎａ）

；

【摘要】针对高速数控压初蔽压系统的开发，对比例控制系统进行理论分析与研究，通过对液压系；

；统的建模，建立起比例阀控非对称液压缸的数学模型，根据所研究的实际情况对模型进行必要的分析和；

；修整。并运用仿真软件Ｍａｔｌａｂ分析系统建模级确定ＰＩＤ控制参数，主要对ＰＩＤ控制器进行设计。通过；

ｉ

ＰＩＤ控制器使得高速数控压机系统满足工作要求。

；

关键词：ＰＩＤ控制；Ｍａｔｌａｂ仿真；数控压机；电液伺服系统

；

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｒ咖ｒ

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中图分类号：，ＩＨｌ６，ＴＧ３１５．４文献标识码：Ａ

１引言

由于液压机产品总的发展趋势是自动化、高速化、智能化，所

以通过引入各种先进的控制技术，针对电液比例控制系统存在的

问题，提出新的控制思想和策略。在控制环节中引入计算机构成

数字控制器等先进技术手段，提高和改善电液比例控制系统的性

能。在对压机液压系统的精确建模的基础上，通过仿真分析，寻求

压机ＰＩＤ控制的各个控制参数。通过在工作系统中加入这些控制

参数，从而使系统达到稳态，满足工作的基本要求。

２系统工作原理及参数

高速数控压机是制品成型生产中应用最广泛的设备之一。其

基本工作原理是利用液体的压力传递能量以完成各种压力加工ｍ。

系统采用了比例方向阀，偏差信号的检测、校正、放大由电气、电

子元件实现。

２．１压机工作过程

液压缸下降冲压：此时电磁溢流阀上电，系统开始升压工作，

比例阀处于左位开启状态。油缸在比例阀的控制下快速下压，在

接近板材时开始减速，一直到冲压完毕（因为有位移传感器作为

比例阀的反馈输入，所以可以保证冲压到位）。

液压缸快速回程：冲压到位以后，比例方向阀右位开始处于

工作状态，液压缸在比例阀的控制下快速回程，一直到回到液压

缸最上端，同样，因为位移传感器作为比例阀的反馈输入保证了

回程到位。控制系统原理方框图，如图ｌ所示。

２．２系统参数

高速数控压机基本参数：

系统压力：２８Ｍｐａ；

最大冲压力：２００ＫＮ（２０ｔ）；

最大行程：４０ｒａｍ；

冲压频率：２００次，Ｊｍｉｎ；

３系统的数学模型及仿真分析

（１）比例放大器传递函数：参照一般电液位置控制系统的通

常做法，可看做一比例环节，即：

Ｗ。（５）＝；：妥＝也＝ｏ．５ＡＩＶ

（１）

式中：Ｋ。一回路增益。

（２）比例阀传递函数：

哳错雩誊。雾１２ｘ（１ｘ缸１０－％５．６１）（２）

式中：为。一比例电磁阀的电流～力增益；＾‰一比例电磁阀的位

移一力增益；ｋ一阀芯对中弹簧的弹簧刚度。

（３）阀控缸的数学模型为：

★来稿日期：２００９－０８—０８★基金项目：陕西省自然科学基金项目（２００７Ｅ：１８）

万方数据