第34卷第3期
文章编号：10069348(2017)03034805
计算机仿真
大型液压举升系统过程控制仿真
邓飘，孙静波，朱祺？
（1.火箭军工程大学201教研室，陕西西安710025;2.63981部队，湖北武汉430311）
2017年3月
摘要：针对大型减压垂直举升系统工作时振动冲击较大的问题，提出了举升过程的速度跟踪控制策略，设计了模糊PID控制器。根据举升系统的控制原理和速度特征，对执行器件伸缩缸换级过程的速度、加速度进行分析，设计了利用多项式插值的换级速度曲线，并提出了采用速度跟踪的模糊PID控制方法。通过对举升液压回路AMESim模型的仿真分析和控制系统的仿真研究，对比了模期PID与传统PID在跟踪精度上的不同，模棚PID跟踪精度更高。伤真结果表明，上述速度跟踪的模棚
PID控制方法能实现大型液压举升系统的过程控制，且减小振动冲击。关键词：伸缩缸；速度规刘；仿真；模糊控制
中图分类号：TH137
文献标识码：B
SimulationofLargeHydraulicLiftingSystemProcessControl
DENGBiao',SUN Jing-bo',ZHUZhen?
(1. Rocket Force University of Engineering, Xi'an Shanxi 710025, China;
2. Troops No. 63981, Wuhan Hubei 430311, China)
ABSTRACT: For the strong vibration and impact problem in the large hydraulic lifting system, the control method of lifting process based on velocity tracking is proposed, a fuzzy PID controller is designed. By analyzing the control principles and velocity characteristics of lifting system, the velocity curve based on polynomials interpolation of tele-scope cylinder shifting is designed by analyzing the velocity and acceleration of the execution device telescope cylin-der, and the fuzzy PID control based on velocity tracking is proposed. Fuzzy PID eontrol effet has higher accuracy than the traditional PID by comparing their tracking accuracy through the simulation of AMESim model of hydraulic circuit and the control system. The simulation results indicate that, the fuzzy PID control based on velocity tracking
can effectively achieve the control of lifting process and the vibration and impact are reduced. KEYWORDS:Telescope cylinder;Velocity planning;Simulation;Fuzzy control
1引言
随着工业自动化水平的不断提高，大型液压举升设备对控制精度的要求也越来越高，举升设备振动冲击带来的危害也逐渐得到重视。某大型液压垂直举升设备执行元件为三级伸缩式液压缸，工作行程较长、缸筒内径较大，工作过程中缸筒内油液体积可达5000L，由于是单作用液压缸，负载如同悬浮于巨大油液上方，由于油液的弹性效应，在伸缩缸换级或受负载扰动影响时，容易引发液压冲击，产生的残余振荡会造成伸缩缸运行速度的不稳定，间接导致执行器件和控制器件的特性的改变，长此以往对系统的寿命具有严重影响。
举升系统的执行机构伸缩缸是一种多级液压缸。目前，对多级缸控制方法的研究多是对自卸车或类似的起竖设备开展的研究。文献[1]通过对自卸车起升角度曲线的规划实
收稿日期：201604-06修回日期：2016-04-20
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现对多级缸运动过程的控制，这种规划方式在很大程度上减小了直接硅撤带来的液压冲击。文献[2]通过对起升系统运行平稳性的分析，设计了起升过程控制系统，实现了起升系统的平稳运行。而垂直举升系统由于举升时角度变化较小，执行机构运行速度较低，角度反馈式控制带来的误差相对较大。采用基于速度跟踪的模糊PID控制方式，避免了对角度的精确检测，使得系统对速度的控制变为对速度的跟踪，减少了外界因素对系统动态响应的影响。
本文在速度跟踪控制的思想上，通过对伸缩缸换级速度曲线的分析和规划，使大型液压举升系统运行过程中的换级冲击达到最小，避免了机械碰撞换级导致的速度震荡和冲击。通过设计模糊PID控制器，使伸缩缸运行速度能够较好的跟踪预设速度，控制精度较高且具有较强的鲁棒性，能有效改善大型液压举升系统运行的平稳性。