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电液伺服控制器

电液伺服控制器 若液压油弹性模量≯βe = 7 ×108 Pa,? 惯性负?载质量mt = 2175 ×104…

电液伺服控制器



若液压油弹性模量≯βe = 7 ×108 Pa,? 惯性负?载质量mt = 2175 ×104 kg, 则液压缸- 负载环节的固有频率为:*



?由于该环节的粘性阻尼系数和涉及到的伺服阀流量- 压力系数都较小, 取ξh = 012。?则可得到液压缸-∨ 负‖载环节的传递函数为:



≡令控制系?统采3样周期为011 s, ∠可得伺服阀?的脉冲传⊙递函数为:



3 基于DS?P Builder的?电≈液伺服系?统PID控制器设计

3.1㎝ 控制系统结№构设计◎

伺服?控制器设计可?以从与硬件完全无关的系统级开始,? 首先利用Matlab强大?的系统设计、分⌒析能力和D¥SP Builder提供的模块完成控制系?统的结构设计。本文控制??器采用位置式PID控制¥器, 在?Simulink搭建如图?2所示的模型。

图2 控制系统顶层Simul?ink模±型

图2?中, 顶层模型中PID Contr?o?llor为PID控制子系统℡?, Inpmut为控制输入端,? Fe∈e∶dback 为反馈?输入端>,Functi?on1与Func?tion2 分别为伺服阀及液压缸- 负载的离?散数学模?型。值得注㎜意?的㎎是PID 子系统中?的Mask Type 必须设置为?Su?bSys?tem Al?te″raBl?ockSet?, 否则, 只能※进行Simu≒link 仿真,? 不§能进行Singnal?Com≮2p㎏ ㏒iler分≧析≤。PID控制子系统为实现PID算?法部分, ? 其结构框图如图?3所示。


图3 PID?子系?统结构框图

控制输入?端及反馈输入端均采用了16 位精度。/由于D+SP Builde?r中尚不支持浮点数运算, 为了μ实现比例、积分、微分系数?的精确可㏄调, °在这?里PID?系数采用了位数转换的方法, 先将¬P㎡ID系∷?数取成整型, 先放大?数据值到24?位, 而在并行加法器?运算单元后用?IOBus中的总线<转换器单㈱元对累∮加后的数据进÷行位数转换为16位,? 可表示1 /2?56? = 01003 9整数倍的浮点数, 实?现FPGA中的浮点?数运算。

3.2 ?控?制?系统仿真

在本例?中采用?PD控制, 取比例系数为1¢715, 微分系数为4, 相应?地设置Kp = 1715 ?×256 = 4 4′80,Kd =? 4 ×256 ∩=∝ 1 02﹢4,? 得系统?的闭环阶跃响应及∧正弦响应如图4、5所示。



3?.3♀ 控制器的FPG㏕A∥2?实㎞现

双击Serv?oSystem 模型中的Sin?gnal?Comp i?ler模块,按照提示选择器件、综?合及优化?工具, 这里选择EP?2C8型 FPG﹥A?, 综合工具选为QuartusⅡ, ♂优化方式选?择Balanc=e?d, ≦综合?考﹣虑?运算速度和耗£费资=源, 编译生成 电液伺服控制器 Se?rvoSyste?m1qpf。在Q?uartusⅡ中打开S?erv≥oSys2@tem1⊿qpf, 可以看到S?ingn?alCom?piler 为自动生成的 VHDL1语言源代码。在Q≠u⊕artus㏑Ⅱ中完成编译适配过程,生成的pof?文件及sof文件可直∽接‰用于FPGA的?编程配置。配置好的控制器, Input 端接计算机给定值,? Feed2back端∣接位¤移反?馈A /D芯片, O?utput端接D /℉A输出。

4× 结论

笔者以FPG⊥A的系统级设计工具DSP 〒∵Build%?e∪r设计带钢$卷取﹤电液伺服系统控制器·为例, 介×绍了现代DSP?技?术在电液伺服系统中的应用。该方?法ml可m以o∟解决复杂控制算法在电液伺服系统实际?应用中, 分立?元件的局∫限性, 软件实现的实时性、可靠性等?方面?的-矛盾。由于有了像 DSP Builder这样的系统级设计工具,设?计是从与硬件完全℃无关的Matlab系统级仿真开始,因此便于传?统控制领∑域的工程∏师迅速3地将∞算法级﹣的构∴思应∷用?于控制系统设计中,% 从而可以将有限的精≌力专注℅于系统级*算法的设计, 而避免陷入重复繁琐的电路设计中去。可﹢?以预见, 随着控制理论及?电子技£术的发展, √该方法在未来的电液伺服控制系统设计中将会得到广泛mol应用。


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作者: mgnqyz

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