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一些閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制的運(yùn)用很顯然需求運(yùn)動(dòng)控制器，但是一些人也可以通過(guò)運(yùn)用PLC來(lái)完成閉環(huán)控制。當(dāng)然，選擇何種控制方式常常難以結(jié)論。

當(dāng)你可以運(yùn)用PLC控制的時(shí)分，為什么還需求花錢去購(gòu)買一個(gè)專用的電液運(yùn)動(dòng)控制器呢？答案很簡(jiǎn)略。一般來(lái)說(shuō)，考慮的要素包含運(yùn)用數(shù)量，完成難度，可用時(shí)間，出產(chǎn)效率，精度要求以及經(jīng)濟(jì)性等。做出何種抉擇往往是很迷糊的。依據(jù)以往的閱歷，我知道哪種類型的運(yùn)用可以用PLC，哪種不適用。

關(guān)于大多數(shù)的控制系統(tǒng)規(guī)劃者來(lái)說(shuō)，本錢是首戰(zhàn)之地的主見(jiàn)。最簡(jiǎn)略的辦法就是購(gòu)買帶有模擬量輸入和輸出的PLC用于各種軸的控制，還可以帶有一些數(shù)字I/O，接著就可以編程了。一般都是從最簡(jiǎn)略的比例控制開端，乃至PID控制塊都不需求。這就是現(xiàn)在市面上大多數(shù)的液壓伺服控制的做法，人們接受液壓的培訓(xùn)許多，但也僅限于此。

模擬量的反響有必要轉(zhuǎn)化縮放為方位單位。但是，我很奇怪的是，在一些PLC論壇里，許多的人在咨詢?cè)趺窗岩粋€(gè)模擬量轉(zhuǎn)化為毫米或英寸。假定編程的工程師在問(wèn)，很顯然他啥也編不了。對(duì)輸入值比例縮放之后，很簡(jiǎn)略的做法就是，從指令方位減去實(shí)踐方位，差值乘以比例增益，該值作為模擬量的輸出至閥。就是這么簡(jiǎn)略!

1.該仿真顯現(xiàn)了當(dāng)指令方位遽然改動(dòng)100mm時(shí)將會(huì)發(fā)生什么。控制輸出在100%豐滿，執(zhí)行器遽然加速。實(shí)踐方位則慢慢的靠近100mm的政策值。模擬量控制的PLC設(shè)置

PLC控制的一個(gè)應(yīng)戰(zhàn)發(fā)生在液壓缸的指令和實(shí)踐方位相差很大的狀況，因?yàn)榇藭r(shí)輸出至閥的信號(hào)或許很大。成果就是液壓缸全速運(yùn)動(dòng)至指令方位。在指令方位的時(shí)分會(huì)發(fā)生什么就取決于增益和負(fù)載大小了。有時(shí)分液壓缸會(huì)滑潤(rùn)減速至指令方位，但是假定負(fù)載很大，也會(huì)發(fā)生超調(diào)，并帶有衰減振動(dòng)。

關(guān)于此問(wèn)題可以有多種處理計(jì)劃。一個(gè)簡(jiǎn)略的辦法就是約束輸出值為低于100%的某個(gè)值。更好的處理辦法就是準(zhǔn)備一個(gè)政策發(fā)生器，從而可以朝著指令方位的的方向增加政策值。接著，不是比較指令方位與實(shí)踐方位，而是比較實(shí)踐方位與下一個(gè)政策方位。政策方位在當(dāng)時(shí)方位開端發(fā)動(dòng)，依照希望的速率增加并抵達(dá)指令方位。關(guān)于長(zhǎng)行程運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，則可以避免初始運(yùn)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)和沖擊。這種處理計(jì)劃相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較簡(jiǎn)單施行。

舉個(gè)比方，假定兩個(gè)液壓缸跟隨相同的政策方位，其方位同步是相對(duì)簡(jiǎn)單的。假定兩個(gè)缸所受的負(fù)載徹底一起，政策值的跟蹤過(guò)失也應(yīng)該一起，因此它們的實(shí)踐方位也會(huì)非常靠近。那么，關(guān)于只要比例控制的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，跟蹤過(guò)失是什么呢？
　　跟蹤過(guò)失公式：
　　Ef=v/(K？Kp)
　　此處:
　　Ef-跟蹤過(guò)失，mm,
　　v-速度,mm/s,
　　K-開環(huán)增益,(mm/s)/%
　　Kp-比例增益，%/mm.
　　2.該曲線與圖1說(shuō)設(shè)想的計(jì)劃一樣，僅僅指令方位只改動(dòng)10mm。留心的是它們用了相同的時(shí)間。這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)控制的時(shí)間常數(shù)是5倍。5倍時(shí)間常數(shù)即0.358s。意味著1mm的運(yùn)動(dòng)要花0.358s才干抵達(dá)政策值的1%。

單位很重要，并需求保持一起。百分比代表控制輸出的百分?jǐn)?shù)。控制輸出的百分?jǐn)?shù)可以是±10V,±20mA的百分?jǐn)?shù)，或許其它的，只需單位一起就可以。當(dāng)運(yùn)用PLC的時(shí)分，跟蹤過(guò)失一般狀況并沒(méi)有那么重要，液壓缸只需求可以大體的靠近指令方位即可。上面的等式適用于對(duì)跟蹤過(guò)失有限定的運(yùn)用。用戶可以抉擇動(dòng)作速度，以滿意運(yùn)用要求。

核算開環(huán)增益需求用到VCCM公式，其核算了在100%控制輸出時(shí)最大的穩(wěn)態(tài)速度。該公式在相關(guān)論壇現(xiàn)已討論過(guò)許屢次。(延伸閱覽：VCCM-假定流量核算不再是Q=A*V？)

比例增益的核算略微雜亂一些。你可以測(cè)驗(yàn)運(yùn)用試錯(cuò)法，確認(rèn)一個(gè)可以看起來(lái)可以工作的數(shù)值。假定增益太低，液壓缸照應(yīng)會(huì)很緩慢。假定增益太高，執(zhí)行器會(huì)有振動(dòng)的或許。但是，最優(yōu)的增益是可以核算的：

Kp=2？ζ？ωn？(9？8？ζ2)/(27？K)

此處：

Kp-比例增益，輸入過(guò)失信號(hào)改變的相對(duì)值mm與輸出信號(hào)改變的相對(duì)值之比的百分?jǐn)?shù)表明,

ζ-阻尼系數(shù)(不知道時(shí)假定為0.3333),

ω-天然頻率，弧度/s

K-開環(huán)增益

你或許無(wú)法在教科書里找到比例增益公式推導(dǎo)的來(lái)歷。但是，液壓系統(tǒng)規(guī)劃工程師實(shí)踐上知道怎么控制最優(yōu)的比例增益，因?yàn)樗麄冇斜匾_認(rèn)阻尼系數(shù)，天然頻率以及開環(huán)增益。一般，天然頻率是依據(jù)油液的體積彈性模量，液壓缸效果面積，油液緊縮量，質(zhì)量等核算而來(lái)。因?yàn)楦欉^(guò)失取決于開環(huán)增益和比例增益，液壓規(guī)劃者有必要控制跟蹤過(guò)失。

3.該仿真顯現(xiàn)了增加一個(gè)簡(jiǎn)略的政策發(fā)生器所帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)。需求留心的是控制輸出并不豐滿，實(shí)踐方位移動(dòng)更滑潤(rùn)。速度抵達(dá)希望值的250mm/s(100mm/0.4s)。加速度小許多。速度比例與第1和第3個(gè)仿真有很大不同。

關(guān)于比例控制的其它考慮

假定控制系統(tǒng)現(xiàn)已調(diào)定好，并開端一段短行程的運(yùn)動(dòng)，并工作起來(lái)好像很正常。企圖運(yùn)動(dòng)更長(zhǎng)一點(diǎn)的間隔，兩次運(yùn)動(dòng)耗費(fèi)簡(jiǎn)直相同的時(shí)間。原因就在于跟著過(guò)失減小，控制輸出也減小，因此速度也會(huì)大幅減小。關(guān)于實(shí)踐的方位，假定減小的過(guò)失低于原始過(guò)失1%，其將耗費(fèi)5倍的時(shí)間常數(shù)。

時(shí)間常數(shù)就是控制目標(biāo)減小63%的錯(cuò)誤所用的時(shí)間。因此，假定過(guò)失敏捷上升10mm，而時(shí)間常數(shù)是1s，過(guò)失將在1s之后降至3.68mm。2s之后，過(guò)失將降至1.35mm。在5倍的時(shí)間常數(shù)(5s)之后，過(guò)失將減小至0.067mm-低于原始過(guò)失10mm的1%。時(shí)間常數(shù)抉擇了控制系統(tǒng)將要花多少時(shí)間來(lái)照應(yīng)系統(tǒng)的干擾。

現(xiàn)在問(wèn)題就是，關(guān)于一個(gè)僅僅選用比例增益的液壓缸，怎么核算其時(shí)間常數(shù)？公司并不難：

τ是最優(yōu)時(shí)間常數(shù)。

τ=3/(2？ζ？ωn)

假定阻尼是0.33333，天然頻率是10Hz，則時(shí)間常數(shù)是：

τ=3/(2？0.333？2？π？10)=0.072s.

因?yàn)槠浜馁M(fèi)5倍的時(shí)間常數(shù)以抵達(dá)減小過(guò)失至1%，運(yùn)動(dòng)過(guò)程則將需求0.358s。

需求再次留心的是，最優(yōu)的時(shí)間常數(shù)徹底由機(jī)械(液壓)規(guī)劃者來(lái)抉擇。5倍時(shí)間常數(shù)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，液壓系統(tǒng)規(guī)劃者就需求考慮前進(jìn)天然頻率，或許通過(guò)增加抵觸前進(jìn)阻尼。增加抵觸糟蹋能源。前進(jìn)天然頻率需求增加液壓缸缸徑，而且也會(huì)增大閥通徑，蓄能器容積，泵才干以及增加的元件本錢。

選用帶PLC的簡(jiǎn)略的比例控制液壓系統(tǒng)好像簡(jiǎn)單得多，但是PLC編程人員對(duì)許多重要的參數(shù)并沒(méi)有去控制。這種約束并不是編程人員的才干問(wèn)題，而是液壓和機(jī)械規(guī)劃方面的原因。不幸的是，PLC編程人員一般是最終一個(gè)接觸到液壓系統(tǒng)的人，他被寄希望于“機(jī)械和液壓?jiǎn)栴}，讓電氣和軟件來(lái)處理”，但是，這種現(xiàn)實(shí)，不會(huì)總是發(fā)生。系統(tǒng)的特性行為在規(guī)劃和制造階段現(xiàn)已定性了。

設(shè)備的功用可以通過(guò)運(yùn)用精細(xì)的液壓伺服控制系統(tǒng)得到前進(jìn)。初始的本錢會(huì)很高，但是其功用也提升了。設(shè)備也變得易于保護(hù)，需求的保護(hù)頻率也不高了。

下面是僅僅選用比例控制的簡(jiǎn)略運(yùn)動(dòng)的三種仿真。它們依據(jù)規(guī)范的線性化運(yùn)動(dòng)仿真模塊，用于伺服液壓缸和負(fù)載。

H(s)=(K？ω2n)/[s？(s2+2？ζ？ωn？s+ω2n)]

K,-開環(huán)增益，假定為10(mm/s)/%的控制輸出，

s,-拉普拉斯算子，是一個(gè)頻率，弧度/s，

ζ-阻尼系數(shù)，假定為0.33333，無(wú)量綱，

ωn-天然頻率，弧度/s。示例中天然頻率為10Hz。

這些仿真給你提出了一些問(wèn)題，比方：怎么前進(jìn)照應(yīng)時(shí)間？這些問(wèn)題將會(huì)在后續(xù)的討論中進(jìn)行答復(fù)。

來(lái)源：液壓傳動(dòng)與控制