第６期（总第１５７期）

２００９年１２月

机械工程与自动化

ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ

ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ

＆

ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ

Ｎｏ．６

Ｄｅｃ．

文章编号：１６７２—６４１３（２００９）０６一０１２６一０３

基于液压比例位置控制的数字ＰＩＤ设计与实现

陈小军，吴向东

（西南交通大学机械工程学院．四川

成都

６１００３１）

摘要：结合液压伺服比例位置控制系统，通过基于三菱ＦＸ２Ｎ可编程控制器的ＰＩＤ控制算法，实现对液压缸

位置的精确控制。同时对利用液压伺服比例技术实现液压缸精确定位的原理以及数字ＰＩＤ控制算法进行了详

细的阐述。

关键词：三菱ＰＬＣ；液压伺服比例阀；位置控制，数字ＰＩＤ调节器

中图分类号：ＴＰ２７１＋．３１

文献标识码：Ａ

Ｏ

引言

可编程控制器（ＰＩ。Ｃ）是一种将传统的继电器技术

与计算机技术相结合的新型自动化控制装置，具有可

靠性高、环境适应性和控制能力强、使用方便等特点，

已广泛应用于各种自动化工作现场和控制系统当中。

在液压比例位置控制系统中，我们也经常使用ＰＩ。Ｃ对

位置实行精确控制，但是由于ＰＩ。Ｃ的工作方式决定了

它存在Ｉ／Ｏ响应滞后较大、定位误差较大、定位精度

不高等缺陷，因此，有必要在控制的过程中加入必要

的控制算法来提高定位精度。在经典控制理论中，最

常用的控制算法就是ＰＩＤ调节。ＰＩＤ调节是比例（Ｐ）、

积分（１）、微分（Ｄ）控制的简称，它不需要精确的控制

系统数学模型，有较强的灵活性和适应性，程序设计

简单，工程上容易实现。本文以电液比例位置控制系

统为例，结合具体项目通过基于三菱ＰＬＣ的数字ＰＩＤ

控制算法来提高电液比例位置控制系统定位精度，并

给出相应的控制算法。

ｌ

电液比例位置控制系统结构及组成

１．１

系统控制要求

电液比例位置控制系统的液压原理见图１。该系

统由伺服比例阀、液压锁、液压缸、位移传感器、溢

流阀、变送器、比例放大器等几大部分组成，要求液

压缸运动过程中运行平稳，液压缸定位准确，定位精

度高，无爬行和抖动现象发生。

１．２控制系统结构设计

根据控制系统的要求，电液比例位置控制系统的

测控原理见图２。控制器采用三菱公司的ＦＸ２Ｎ系列

的ＰＬＣ，该ＰＩ．Ｃ具有指令执行速度快、模块化配置、

扩展灵活等特点。ＰＩ。Ｃ可以通过ＲＳ４８５总线同上位机

进行通讯。一方面，上位计算机将控制指令传递给

ＰＩ。Ｃ，另一方面，ＰＩ。Ｃ可以将位移传感器信号同过上

位计算机显示在屏幕上。

９

ｌ一过滤器；２一定量泵；３一单向阁；４一伺服比例阀，５一液压锁；

６一比例放大器；７一位移传感器；８一液压缸；９～变送器；ｌＯ～溢流阀

图１

电液比例位置控制系统液压原理图

首先ＰＩ，Ｃ根据采集的信号计算出偏差岛，根据偏

差以通过ＰＩＤ控制算法计算出控制量，并输出控制量

Ｍ（ｆ）。ＰＩＤ算法流程图见图３。其中，户。为设定值，加

为反馈量。输出控制量Ｍ（￡）必须要通过Ｄ／Ａ转换，Ｄ／

Ａ转换采用三菱ＦＸ２Ｎ一４ＤＡ模块来完成，转换后的

数据存入ＰＬＣ内部数据存储器。经过ＰＬＣ的Ｄ／Ａ转

换成４

ｍＡ～２０

ｍＡ的模拟量输出信号后，模拟量输出

收稿日期二２００９一０３一０９；修回日期：２００９．０６—２７

作者简介：陈小军（１９７２一），男，湖南衡阳人，工程师。在读硕士研究生，研究方向为机电液一体化及智能控制。

　

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