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液压机液压系统的比例压力控制方法

2022-05-21
摘要:液压机液压系统的比例压力控制方法 在液压机液压系统的比例压力控制中,大多采用比例压力阀进行压力控制。下面我们以某公司的一台RZU 800型8000 kN快速薄板冲压液压机为例介绍液压机比例压力控制的3种方法。 该液压机对系统压力的主要要求为: (1)压力调节范围为3~25 MPa; (2)在压力调节 […]

液压机液压系统的比例压力控制方法

在液压机液压系统的比例压力控制中,大多采用比例压力阀进行压力控制。下面我们以某公司的一台RZU 800型8000 kN快速薄板冲压液压机为例介绍液压机比例压力控制的3种方法。

该液压机对系统压力的主要要求为:
(1)压力调节范围为3~25 MPa;
(2)在压力调节范围内系统设定值与检测值(压力传感器输出值)压力差小于最大值的2%(0.5MPa);
(3)压力稳定时间不大于2s;
(4)最大超调压力不大于1 MPa。
一、开环控制系统
首先采用开环进行控制,控制原理图见图1。采用直动式比例压力阀1作为先导阀控制插装阀2。由PLC直接给比例阀1设定信号,由于系统本身是非线性的,在从3~25 MPa进行加压试验时,比例阀的设定值与实际压力值并不能成比例地对应起来(见图2),与理想的线性直线最大差值达到1.8MPa。另外当油温上升时,液压系统的压力增加值也非常大,在油温18和39℃进行测定,压力最大增加了1.2MPa。

 

试验表明,虽然系统基本无超调,系统稳定时间也符合要求,但设定值与显示值受系统的非线性和油温的影响,出现很大偏差,无法满足要求。

二、基于PID的闭环控制系统

图3为采用PID控制的闭环控制原理图,在开环控制基础上增加了PID控制器,同时在PLC软件中把压力传感器的反馈值与设定值K进行求差值运算然后输入PID控制器,PID控制器的输出控制比例阀。

首先设置积分系数K1=0、微分系数KD=0,依次从小到大增加比例系数KP进行试验,用示波器对压力进行检测,结果显示在KP为30时,系统基本无震荡和无超调,但系统设定压力与实际压力最大差值达到8%。继续增加KP值,系统开始发生震荡。KP=80,设定压力为10 MPa时,系统发生4次震荡才趋于稳定,震荡时间达到2.8 s,而且设定值与实际值最大差距仍然达到1.1MPa。

KP设为20,然后把K1设为4,把KD设为1,设定压力为10 MPa进行试验,结果显示系统震荡加剧,系统经过大约3.2 s后才基本趋于稳定。可见加入积分项和微分项后,虽然提高了系统的最终压力精度,但系统震荡加剧,达到需要精度的时间也过长,仍然不能满足液压机对系统的需要。

经过多次改变KPK1KD的参数进行试验,都不能在3~25 MPa范围内均达到系统的要求,可见普通PID控制系统很难满足系统的控制要求,而且参数设定过于依赖现场调试。

三、加入初始信号的PID控制

图4为加人初始信号的闭环控制系统,在PID闭环控制系统基础上增加开环输入K和求和计算器PID的输出与开环设定K求和后再输出给比例阀。此种控制系统很大程度上削弱了PID的输出,PID的输出只是把开环控制出现的差值进行修正。

首先K1按第一部分开环控制进行取值,同时令K1=0、KD=0、KP=30进行试验,结果在3~25 MPa范围内设定值与实际值非常接近,最大差值只有0.3Mpa,在示波器中测试系统的稳定时间均小于1.8s,系统的超调小于0.5MPa。减少KP值,适当加入积分和微分项,系统精度得到进一步提高,稳定时间更短。

由于仅仅使用PID中的比例环节就可满足系统的要求,控制就变得非常简单了,最后在该机床中取消了PID控制器,把比例环节由PLC来完成,得到的结果满足系统的需要。

对比三种方法可以知道,加入初始信号的闭环控制算法具有控制结构简单、调试方便、系统稳定、精度高等优点,完全满足该液压机对压力控制的要求,同时也可推广到对速度、流量等领域的控制。

河南孟电集团兴迪锻压设备制造有限公司是一家专注流体压力成形技术的锻压设备制造企业。主营产品范围 内高压成型液压设备,框架式-四柱式-伺服快速液压成设备。

注:本文整理自《机床与液压》2011年16期《液压机液压系统的比例压力控制方法探讨》。

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