模糊PID在液壓機(jī)位置控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

底亞超

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提高，科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域也得到了顯著的發(fā)展，我國(guó)開始將更多的注意力轉(zhuǎn)向科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步，促進(jìn)我國(guó)科學(xué)技術(shù)能力進(jìn)一步得到增強(qiáng)。由科學(xué)技術(shù)創(chuàng)造出來(lái)的產(chǎn)品設(shè)備可應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)之中，提高行業(yè)內(nèi)部的實(shí)力的水平。液壓機(jī)位置控制系統(tǒng)與其運(yùn)行是否可靠二者具有密切的聯(lián)系，因此必須認(rèn)真處理液壓機(jī)位置控制系統(tǒng)這一環(huán)節(jié)，從而保證液壓機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，基于模糊PID的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，有效應(yīng)用到液壓機(jī)位置控制系統(tǒng)之中，有利于提高液壓機(jī)的有效性，促進(jìn)其發(fā)展。本文旨在分析模糊PID在液壓機(jī)位置控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，從而為進(jìn)一步發(fā)展液壓機(jī)功能做好準(zhǔn)備。

關(guān)鍵詞：模糊PID；液壓機(jī)；位置控制系統(tǒng)

1 模糊PID

所謂模糊PID，就是指PID算法與模糊控制理論相結(jié)合的一種控制型理論。PID模糊控制的主要任務(wù)在于找出PID的3個(gè)參數(shù)與誤差和誤差變化率之間的模糊關(guān)系，并在運(yùn)行過(guò)程中不斷檢測(cè)誤差和誤差變化率，最后根據(jù)已經(jīng)確定的模糊控制規(guī)則進(jìn)而對(duì)這三個(gè)參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)整，從而滿足不同誤差和誤差變化率對(duì)三個(gè)參數(shù)的不同要求。

模糊控制的魅力在于其小規(guī)模的微型控制器，這一優(yōu)勢(shì)與常規(guī)的PID要求相比，具備較少的計(jì)算冪和更少的操作存儲(chǔ)量，更加簡(jiǎn)單，易于理解。模糊控制的基本形式可以對(duì)人工控制過(guò)程進(jìn)行模擬，人工調(diào)整應(yīng)用于加熱成分的冪，在這整個(gè)過(guò)程中，都是由系統(tǒng)的物理或者是化學(xué)性質(zhì)決定的。無(wú)論處在什么情況下，模糊控制都是以同樣的過(guò)程變量狀態(tài)保持正常運(yùn)行。PID算法與模糊控制二者的巧妙結(jié)合，有利于促進(jìn)系統(tǒng)的進(jìn)一步更新，實(shí)現(xiàn)良好的運(yùn)行狀態(tài)。

2 模糊PID在液壓機(jī)位置控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 液壓機(jī)位置控制系統(tǒng)

液壓機(jī)一般由主機(jī)（本機(jī)）、動(dòng)力系統(tǒng)以及液壓控制系統(tǒng)3部分組成，是一種利用液體靜壓力實(shí)現(xiàn)金屬、塑料、橡膠、木材以及粉末等原材料的加工，制成機(jī)械的設(shè)備。液壓機(jī)的原理是根據(jù)帕斯卡定律制成的液體壓強(qiáng)傳動(dòng)的機(jī)械，液壓機(jī)的種類多樣，應(yīng)用廣泛，是我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)中重要的應(yīng)用設(shè)備。

液壓機(jī)可進(jìn)一步增強(qiáng)機(jī)器工作的靈活程度，保證機(jī)器安全性能的提高，促進(jìn)壽命的延長(zhǎng)，并防止機(jī)器出現(xiàn)泄漏的情況。液壓機(jī)自身具有減輕重量、減輕零件數(shù)量和模具數(shù)量、提高剛度和強(qiáng)度以及降低生產(chǎn)成本等技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)的工業(yè)領(lǐng)域中具有不可替代的顯著作用。

液壓機(jī)位置控制系統(tǒng)具有高精度、大滯后以及大慣性等特點(diǎn)，處于較為復(fù)雜的環(huán)境之下，保證其合理性具有一定的難度，需要找出正確的方式實(shí)現(xiàn)液壓機(jī)的運(yùn)行機(jī)制。液壓機(jī)的位置控制系統(tǒng)主要由兩部分構(gòu)成：主動(dòng)平衡系統(tǒng)和被動(dòng)平衡系統(tǒng)。

主動(dòng)平衡系統(tǒng)的組成部分為五驅(qū)動(dòng)柱塞缸、兩回程柱塞缸以及電液控制回路等設(shè)備，五驅(qū)動(dòng)柱塞缸應(yīng)當(dāng)固定在液壓機(jī)的上橫梁上，而兩回程柱塞缸則應(yīng)當(dāng)固定在下橫梁的位置。通過(guò)一定的設(shè)備設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)上行、下行、加載以及保壓等具體動(dòng)作。光柵尺可向外圍四驅(qū)動(dòng)缸提供位移的反饋結(jié)果，每當(dāng)出現(xiàn)一定的偏差，光柵尺就會(huì)進(jìn)行綜合處理，及時(shí)調(diào)整部分環(huán)節(jié)，保證其正常運(yùn)行。比例流量閥數(shù)學(xué)模型主要是通過(guò)壓差補(bǔ)償?shù)脑恚鶕?jù)定差減壓閥和比例節(jié)流閥串聯(lián)從而得到結(jié)果的一種工作原理。

2.2 模糊PID的具體應(yīng)用

根據(jù)模糊PID技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了模糊PID參數(shù)的自整定控制算法，從而實(shí)現(xiàn)了液壓機(jī)位置控制系統(tǒng)的有效控制，確保橫梁的活動(dòng)位置偏差在一個(gè)適當(dāng)范圍內(nèi)進(jìn)行，極大提高了液壓機(jī)位置控制系統(tǒng)的智能化程度，在實(shí)際應(yīng)用中更凸顯其效果。

2.2.1 分析模糊PID的控制算法

大型模鍛型液壓機(jī)自身所具有的特點(diǎn)，使傳統(tǒng)的PID算法處理起來(lái)具有一定的難度，無(wú)法承擔(dān)起不同工藝的不同承載控制要求，且處理時(shí)間較長(zhǎng)，處理效果較差，極易導(dǎo)致過(guò)程出現(xiàn)錯(cuò)誤，引發(fā)重大問(wèn)題。為進(jìn)一步提高液壓機(jī)位置系統(tǒng)的有效控制，必須根據(jù)實(shí)際情況予以調(diào)整?？刹捎媚：碚摰南嚓P(guān)內(nèi)容，對(duì)系統(tǒng)工作狀態(tài)中的PID參數(shù)進(jìn)行在線自定義調(diào)整，進(jìn)一步提高控制效果。

控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由參數(shù)PID調(diào)整和模糊控制器兩部分構(gòu)成，通過(guò)參數(shù)PID結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)比例流量閥閥芯的有效控制，通過(guò)模糊控制器則實(shí)現(xiàn)對(duì)PID三個(gè)參數(shù)的自動(dòng)校正。對(duì)于模糊PID控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要采用的是二輸入三輸出的原則，從而準(zhǔn)確找出PID三個(gè)參數(shù)和誤差、誤差變化率之間的模糊性關(guān)系，并在認(rèn)識(shí)過(guò)程中予以修正，實(shí)現(xiàn)模糊對(duì)象良好的動(dòng)靜態(tài)效果。

2.2.2 分析模糊PID控制算法設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)

SIEMENSS7-300PLC中的編程系統(tǒng)Step7為其提供了更為豐富全面的功能狀態(tài)，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了模糊控制算法的便利性能。利用Step7實(shí)施的PID控制算法可有效解決模糊查詢表中出現(xiàn)的查詢問(wèn)題，但切記不可通過(guò)查詢過(guò)程運(yùn)算量大導(dǎo)致運(yùn)算速度的減慢。

對(duì)于模糊控制器程度的設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)在主循環(huán)程序模塊中實(shí)現(xiàn)對(duì)其功能以及功能塊的調(diào)整或者是信號(hào)和數(shù)據(jù)資料的傳遞。在模糊控制算法過(guò)程中模糊控制算法表的查詢內(nèi)容是程序設(shè)計(jì)的重要組成部分。

2.2.3 分析模糊PID控制算法設(shè)計(jì)在實(shí)際中的應(yīng)用

液壓機(jī)位置控制系統(tǒng)可采用I-MATICS7-300PLC與IPC-610工業(yè)控制機(jī)二者相結(jié)合的計(jì)算機(jī)控制結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理的目的。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，液壓機(jī)位置控制系統(tǒng)在液壓機(jī)使用過(guò)程中占有十分重要的地位，關(guān)系到我國(guó)社會(huì)主義的發(fā)展。模糊PID自身所具有的優(yōu)勢(shì)可使液壓機(jī)位置控制系統(tǒng)發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值，進(jìn)一步提高液壓機(jī)的使用效率和質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)液壓機(jī)良好的使用效果，從而加快我國(guó)工業(yè)化的步伐，增強(qiáng)我國(guó)綜合實(shí)力。

參考文獻(xiàn)

[1]黃明輝，熊歡歡，趙嘯林，等.模糊PID在液壓機(jī)位置控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].控制工程，2011，（1）：14-17，21.

[2]吳士鵬，徐蕾，俞建衛(wèi).模糊PID在CNC粉末液壓機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2013，（12）：60-63，67.

（作者單位：大連東方舟工業(yè)裝備有限公司）