一种基于PID算法的油缸同步方法技术

本发明专利技术属于液压系统领域，并公开了一种基于PID算法的油缸同步方法，所述方法包括以下步骤：(1)依据负载特点，可编程控制器通过模拟量输出信号控制比例溢流阀；(2)选择液压系统同步运行的模式，获得各油缸目标位置关于时间的函数；(3)将步骤(2)获得的函数作为输入，传感器采集的位置或力信息作为反馈，计算各时刻的每个油缸对应的输出控制量，以用于调节各油缸上安装的伺服换向阀的开口大小与方向；(4)运行中对传感器检测到的两油缸当前位置或输出力相减，作为第三个PID控制器的给定输入，并将该第三个PID控制器的输出作用到每个油缸关于时间的函数的输入上。本发明专利技术有效提高了油缸定位同步精度或输出力同步精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于液压系统领域，更具体地，涉及一种油缸同步方法。
技术介绍
传统的多油缸同步运行时输出力同步或位置同步主要由同步阀实现，易受机械加工误差、使用环境、设备磨损影响，很难满足油缸高精度同步运行要求。现有方案对油缸同步控制，均忽略了液压油缸输出的油压、油压在管路中的损耗等对系统控制精度的影响。在控制算法上，申请号为201520154944.4的专利公开了一种单比例阀双油缸自动同步控制系统，一个油缸作为主油缸，一个油缸为从油缸，根据主油缸的位置，调整从油缸给定，实现“从随主动”，这种方案必然使得主油缸位置超前于从油缸，二者无法在动态中实现精确同步。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于PID算法的油缸同步方法，在控制算法进行了优化，提高了控制定位精度，也提高了油缸运行中的同步，同时不仅可以实现运行中位置同步，还可以实现油缸输出力同步。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种基于PID算法的油缸同步方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)依据负载特点，可编程控制器通过模拟量输出信号控制液压站出油口处的比例溢流阀，以调节液压系统的液压压力；(2)选择液压系统同步运行的模式，设置油缸同步定位位置为S0且调整时间为t0,各油缸活塞杆上的传感器检测到的油缸活塞杆当前位置分别为S1,S2，取S1,S2中的较大值为SMAX，则获得各油缸目标位置关于时间的函数R(t)＝k1*t+b，其中k1＝(S0-SMAX)/t0,b＝SMAX；(3)每个油缸分别由一套单独PID控制，将步骤(2)获得的关于时间的函数作为输入，传感器采集的位置信息或力信息作为反馈，计算各时刻的每个油缸对应的输出控制量，以用于调节各油缸上安装的伺服换向阀的开口大小与方向；(4)对传感器检测到的两油缸当前位置或输出力相减，作为第三个PID控制器的给定输入，并将该第三个PID控制器的输出作用到步骤(3)每个油缸关于时间的函数的输入上，以此方式，通过各油缸的不断变化的输入和传感器采集的位置信息作为反馈，采用PID控制算法，不断调节各油缸上的伺服换向阀的开口大小与方向，以实现各油缸的同步运行。优选地，液压系统管路中的压力随着负载情况而自动调节，并且该压力的自动调节通过所述比例溢流阀来实现。优选地，所述伺服换向阀安装在油缸尾部。优选地，检测油缸活塞杆位置的传感器采用绝对式磁栅尺。优选地，所述传感器安装在油缸活塞杆伸出油缸的一端。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：由于每个油缸上分别设置PID控制器，依据不用使用情况，上述PID控制器参数依据实际情况、各油缸可以分别进行控制，有效提高了油缸定位同步精度或输出力同步精度。附图说明图1为液压系统示意图；图2为系统结构框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。参照图1、图2，一种基于PID算法的油缸同步方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)依据负载特点，可编程控制器通过模拟量输出信号控制液压站出油口处的比例溢流阀1，以调节液压系统的液压压力；(2)选择液压系统同步运行的模式，设置油缸同步定位位置为S0且调整时间为t0,各油缸活塞杆上的传感器检测到的油缸活塞杆当前位置分别为S1,S2，取S1,S2中的较大值为SMAX，则获得各油缸目标位置关于时间的函数R(t)＝k1*t+b，其中k1＝(S0-SMAX)/t0,b＝SMAX；(3)每个油缸分别由一套单独PID控制，将步骤(2)获得的关于时间的函数作为输入，传感器采集的位置信息或力信息作为反馈，计算各时刻的每个油缸对应的输出控制量，以用于调节各油缸上安装的伺服换向阀2的开口大小与方向；(4)对传感器检测到的两油缸当前位置或输出力相减，作为第三个PID控制器的给定输入，并将该第三个PID控制器的输出作用到步骤(3)每个油缸关于时间的函数的输入上，以此方式，通过各油缸的不断变化的输入和传感器采集的位置信息作为反馈，采用PID控制算法，不断调节各油缸上的伺服换向阀2的开口大小与方向，以实现各油缸的同步运行。进一步，所述伺服换向阀2安装在油缸尾部，检测油缸活塞杆位置的传感器采用绝对式磁栅尺，所述传感器安装在油缸活塞杆伸出油缸的一端。进一步，液压系统管路中的压力随着负载情况而自动调节，并且该压力的自动调节通过所述比例溢流阀1来实现。本专利技术采用伺服换向阀2对油缸A/B缸油量进行调整，实现油缸活塞杆的位置移动。将伺服换向阀2安装在油缸尾部，直接控制油缸进出口开口大小，这样可以减少管路长短和布局姿态对系统控制精度的影响。在液压站出油口出，装有比例溢流阀1，调节系统液压油压力。可针对不同的负载要求，合理的设置液压站出口压力，确保液压站出口压力适度高于油缸需要的最大液压油压力。依据不用使用情况，各PID控制器参数依据实际情况、各油缸分别进行控制，有效提高了油缸定位同步精度或输出力同步精度。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PID算法的油缸同步方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)依据负载特点，可编程控制器通过模拟量输出信号控制液压站出油口处的比例溢流阀，以调节液压系统的液压压力；(2)选择液压系统同步运行的模式，设置油缸同步定位位置为S0且调整时间为t0,各油缸活塞杆上的传感器检测到的油缸活塞杆当前位置分别为S1,S2，取S1,S2中的较大值为SMAX，则获得各油缸目标位置关于时间的函数R(t)＝k1*t+b，其中k1＝(S0‑SMAX)/t0,b＝SMAX；(3)每个油缸分别由一套单独PID控制，将步骤(2)获得的关于时间的函数作为输入，传感器采集的位置信息或力信息作为反馈，计算各时刻的每个油缸对应的输出控制量，以用于调节各油缸上安装的伺服换向阀的开口大小与方向；(4)对传感器检测到的两油缸当前位置或输出力相减，作为第三个PID控制器的给定输入，并将该第三个PID控制器的输出作用到步骤(3)每个油缸关于时间的函数的输入上，以此方式，通过各油缸的不断变化的输入和传感器采集的位置信息作为反馈，采用PID控制算法，不断调节各油缸上的伺服换向阀的开口大小与方向，以实现各油缸的同步运行。

【技术特征摘要】
1.一种基于PID算法的油缸同步方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)依据负载特点，可编程控制器通过模拟量输出信号控制液压站出油口处的比例溢流阀，以调节液压系统的液压压力；(2)选择液压系统同步运行的模式，设置油缸同步定位位置为S0且调整时间为t0,各油缸活塞杆上的传感器检测到的油缸活塞杆当前位置分别为S1,S2，取S1,S2中的较大值为SMAX，则获得各油缸目标位置关于时间的函数R(t)＝k1*t+b，其中k1＝(S0-SMAX)/t0,b＝SMAX；(3)每个油缸分别由一套单独PID控制，将步骤(2)获得的关于时间的函数作为输入，传感器采集的位置信息或力信息作为反馈，计算各时刻的每个油缸对应的输出控制量，以用于调节各油缸上安装的伺服换向阀的开口大小与方向；(4)对传感器检测到的两油缸当前位置或输出力相减，作为第三个PI...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪钦臣，皇丰辉，柳彬，柏澜，陈钰，刘庸，曾祥孔，彭新，
申请(专利权)人：武汉华海通用电气有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42