基于闭环控制的压力控制系统研究
基于闭环控制的工业自动化系统研究
基于闭环控制的工业自动化系统研究随着自动化技术的不断发展，越来越多的企业开始采用各种自动化设备和工业自动化系统来提高生产效率、降低生产成本和提高产品质量。
其中，基于闭环控制的工业自动化系统成为了现代工业生产中不可或缺的一部分。
闭环控制是现代自动化技术的重要组成部分，它是指通过对系统输出信号进行反馈控制，使系统达到某些预定的目标。
在工业自动化系统中，闭环控制起到了重要的作用，它可以通过对生产过程中的各种参数进行实时监测和调节，确保生产过程的稳定性和精确性，进而提高生产效率、降低生产成本和提高产品质量。
基于闭环控制的工业自动化系统包括多个部分，如传感器、执行器、控制器等，这些部件通过各种接口和总线相互连接，在完成不同任务的同时实现信息的传递和处理。
其中，传感器是闭环控制系统中的关键组成部分，它可以实时的将生产过程中的各种参数转化为电信号，供控制器进行处理和分析。
而执行器则是通过控制信号控制机械或电子设备的运行状态，实现对制品的生产和加工。
在工业自动化系统中，控制器则是整个系统的“大脑”，负责分析传感器采集的数据，并根据预设的控制逻辑生成相应的控制信号。
控制器的设计直接关系到系统的稳定性和可靠性，只有通过合理的控制器设计能够实现系统的准确性和高速稳定性。
除此以外，工业自动机系统还需要进行网络通信来实现各个设备之间的数据交换和信息传递。
在工业自动系统中，数据通信、网络控制和安全保障等问题成为了制约系统发展的重要问题。
在工业自动化系统的网络通信方面，传统的工业以太网、CAN总线、嵌入式控制技术已经不能够满足现代高速生产所需的实时性和可靠性需求。
因此，在实际应用中，人们开发出了各种高速总线技术和网络控制方案，来满足复杂工业生产环境下的通信和控制需求。
综上所述，基于闭环控制的工业自动化系统在现代工业生产中发挥着重要的作用。
它通过对生产过程中的各种参数进行实时监测和控制，提高了生产效率、降低了生产成本、提升了产品质量和技术水平，成为了现代工业生产中的必备工具。
高压直流输电系统中开环控制和闭环控制的比较分析研究
高压直流输电系统中开环控制和闭环控制的比较分析研究随着现代电力系统的不断发展和进步，高压直流输电系统已经成为了电力系统中广泛采用的一种方式。
而在高压直流输电系统中，控制系统是其必不可少的一部分。
然而，在控制系统中，开环控制和闭环控制又是两种不同的控制方式。
本文将对高压直流输电系统中的开环控制和闭环控制进行比较分析研究。
一、高压直流输电系统中的开环控制开环控制是指控制量与被控制量之间无反馈，只通过给定的控制量来实现控制的方式。
在高压直流输电系统中，开环控制通常用于控制电压等参数，如交流/直流变频器PWM控制、失控电弧控制和谐波滤波器无功控制等。
但开环控制的缺点也是显而易见的。
由于无反馈，开环控制往往无法动态地控制输出参数。
因此，当被控制变量发生变化时，开环控制的效果就会变得很差，并且很难落实到实际应用中。
二、高压直流输电系统中的闭环控制闭环控制是指通过测量被控制变量的反馈信号，实现控制量与被控制量之间的关系，从而达到实时监测和调整的目的。
在高压直流输电系统中，闭环控制一般用于控制某些电气参数和调节器的调节。
同开环控制相比，闭环控制的优点在于能够有效地消除外部干扰和内部扰动，从而提高控制质量和稳定性。
同时，闭环控制也能动态地调整输出参数，以达到更加精确的控制效果。
三、开环控制和闭环控制的比较分析开环控制和闭环控制都有各自的优缺点。
在高压直流输电系统中，开环控制和闭环控制的选择往往取决于具体的控制需求。
1、适用场景不同开环控制适用于只要求一定输出的控制场合，如简单电源控制，调节最大输出量等场合；而闭环控制适用于要求更高的控制精度和稳定性的场合。
2、灵活性不同开环控制通常需要根据具体场合所需的输出进行调整，其灵活性较差。
而闭环控制可以通过自动校正控制或者人工调节PID参数，以适应不同的操作需求。
3、复杂性不同开环控制的实现较为简单，只需要给定具体的输入变量就可以实现控制。
而闭环控制则涉及多个参数，如P、I、D等参数的选择和调整，比较复杂。
基于变积分PID算法的键合压力控制系统的研究
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０ 引 言
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液压系统流量、压力闭环控制实验研究
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摘要 ：为了提高液压 系统中流量 和压力 的控制精度 ，消除流量 、压力 的相互 干扰影 响，提 出了流量和压力 闭环 Ｐ Ｉ Ｄ控
闭环控制系统的例子和工作原理
闭环控制系统的例子和工作原理
闭环控制系统是一种基于反馈的控制系统，其工作原理是通过测量被控对象的输出，并与期望值进行比较，然后根据比较结果调整输入信号，从而使系统的输出能够接近期望值。
以下是一些闭环控制系统的例子和工作原理：
1. 温度控制系统：该系统通过测量室内温度并与设定的温度值进行比较，然后根据比较结果控制加热器或冷气机的输入信号来维持室内温度接近设定值。
2. 自动驾驶系统：该系统通过使用传感器来感知车辆周围的环境，并与预定的路线进行比较，然后根据比较结果调整车辆的加速度、转向和制动信号，以使车辆保持在所需的路线上。
3. 液位控制系统：该系统通过测量液位并与设定的液位进行比较，然后根据比较结果调节液位控制阀的开度，以使液位保持在设定值附近。
4. 压力控制系统：该系统通过测量压力并与设定的压力进行比较，然后根据比较结果调整压力控制阀的开度，以使压力保持在设定值范围内。
在闭环控制系统中，反馈环起到了至关重要的作用，允许系统对自身的输入和输出进行监测和校正。
通过不断进行反馈，系统可以更准确地跟踪和调整输出，使
其更接近期望值。
这种反馈机制可以提高系统的稳定性、准确性和鲁棒性。
压力控制系统实验
实验六控制系统专题实验：压力控制系统实验系统说明1.1实验装置硬件说明该装置由三个互相串联的不同大小的压力容器和针型阀、压力及流量等相关的检测、变送、执行仪表、计算机、模入/模出接口板和模拟信号端子板等组成。
从控制角度来说，整个装置有三个压力检测变量（1#罐、2#罐、3#罐内压力），可从中选择一至两个被控变量。
有两个可控制的变量（两个经调节阀的压缩空气流量），一般，支路1流量作为操作变量主输入通道，支路2则为扰动输入通道。
在确定被控变量、操作变量、主要扰动和控制方案后，只要在模拟控制流程图上的插座孔进行不同的连接，就能方便、迅速地组成不同的控制回路。
该装置的工艺模拟流程图如图1所示。
图1 压力计算机控制系统实验装置工艺模拟流程图由图1可见，压缩空气分两路进入压力容器，支路1主输入为控制通道，压力空气经减压阀调整为200KPa，通过调节阀的流量可由玻璃转子流量计显示，经1#罐和针阀R1（可调气阻）、2#罐和针阀R2、3#罐和针阀R3最后排放入大气。
支路2为扰动通道，压缩空气经减压阀调整为60KPa，通过调节阀的流量也可由玻璃转子流量计指示，进入1#罐、2#罐或者3#罐的通道由截止阀F1、F2及F3控制，相当于扰动的加入位置可以选择。
1.1.1系统硬件配置硬件配置如下所示：（1）主机：CPU：赛扬466以上；RAM：32MB以上；硬盘：6.4G以上；1个1.44M软驱，光驱，1个ISA插槽。
（2）数据采集卡（PCL818L）、模拟信号端子板（PCLD-9138）以及电压—电流转换器。
数据采集卡安装在计算机的ISA总线插槽中，共有16路单端模拟量输入通道，2路模拟量输出通道，分辨率为12位。
模拟信号端子板和数据采集卡通过1根电缆连接，将采集卡的I/O通道引出，连接变送器的输入信号，便于D/A输出信号与电/气转换器的连接。
由于PCL-818L采集卡的输出信号为电压信号，而执行机构的输入信号都为电流信号，因此在模拟输出信号端子板之后还需添加电压—电流转换器，将1~5V的电压信号转换为4~20mA的电流信号。
液压系统的控制策略与优化方法研究
液压系统的控制策略与优化方法研究引言液压系统作为一种广泛应用的动力转换技术，被广泛应用于许多领域，如工程机械、航空航天和工业自动化等。
液压系统的性能和效率直接影响到设备的稳定性和效果。
因此，研究液压系统的控制策略和优化方法，对于提升系统性能具有重要的意义。
1. 液压系统的控制策略1.1 开环控制开环控制是最简单的液压系统控制策略，通过设定输出信号，以实现系统的运行。
这种控制方法简单直接，但是对于外部干扰或内部参数变化敏感，容易影响系统稳定性。
1.2 闭环控制闭环控制是常用的液压系统控制策略，通过传感器检测系统输出信号，与设定值进行比较，然后根据误差信号调整控制参数。
闭环控制可以实现系统的自动控制，提高系统的稳定性和精度。
2. 液压系统的优化方法2.1 PID 控制器优化PID 控制器是闭环控制中常用的控制器之一，通过对比实际输出与设定值，根据比例、积分和微分的权重系数进行控制。
优化 PID 控制器可通过根据系统的传递函数调整控制参数，以提高系统的响应速度、稳定性和精度。
2.2 模糊控制模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它可以通过将模糊规则转化为数学控制规则，根据实际输入和输出之间的关系进行控制。
模糊控制可以适应复杂的系统和模糊的环境条件，并具有较好的鲁棒性和自适应性。
2.3 最优控制最优控制是一种通过数学优化方法确定最优控制策略的方法。
在液压系统中，最优控制的目标可以是最小化能耗、最大化产能等。
最优控制可以通过数值优化算法求解最优控制参数，使系统在满足约束条件的同时达到最优性能。
结论液压系统的控制策略和优化方法对于提升系统的性能和效果具有重要作用。
开环控制和闭环控制是常用的控制策略，而 PID 控制器、模糊控制和最优控制是常用的优化方法。
不同的液压系统可以选择适合的控制策略和优化方法，以提高系统的响应速度、稳定性和精度。
进一步的研究和应用液压系统控制策略与优化方法，将会为液压技术的发展和应用带来更大的推动力。
基于PLC温度流量和压力控制系统的设计
基于 PLC温度流量和压力控制系统的设计【摘要】：提出了基于PLC控制的中小型系统的检测模拟量闭环控制算法，对PLC中PID指令控制系统进行设计。
在实际使用中，实现PID指令程序的流量和压力模拟量闭环过程控制，此控制系统应用到生产调试中的控制稳定。
【关键词】：PLC技术；流量；压力控制在生产控制中要收集电量参数、流量、压力、温度等物理量实现生产分析，一般使用电缆在主单元右边连接。
使用压力、温度等传感器与变送器收集模拟量并且输入。
根据控制需求实现PLC控制程序的设计编写，之后实现联机调试。
PLC为工作控制装置，被广泛应用到生产、科研与社会生活中。
大型PLC配备过程中能够对多个模拟量同时控制，但是成本比较高。
在硬件中，只需要对数模和模数转换模块进行配备，通过PID编程模块实现PID单数的设置，对控制值进行输出[1]。
以此，本文就将PLC应用到流量压力控制系统设计中。
1控制系统的硬件设计1.1硬件结构本文所设计系统硬件结构设计是否能够使后期软件编写需求得到满足，根据设计的需求实现硬件结构的设计，详见图1。
此种控制系统根据西门子S7-300PLC设计，收集各种数据，包括温度、压力等，还包括外部设备控制。
利用一体化触摸屏实现系统上位机的控制，利用RS485/RS232数据线使上位机与下位机进行交流。
在设计控制系统时，通过PLC以压力传感器对数据进行收集，内部处理器处理数据，数据在处理后显示到触摸屏中。
之后，PLC对比设置控制参数，对数据是否在范围中进行检查，假如超过或者低于设置数值，使用PID算法对控制量计算，PLC输出控制外部加热器、变频器和其他辅助设备，调整温度与压力数值到允许的范围中，实时监控整个压力数据变化。
利用S7-300PLC实现设备控制，通过K型压簧式热电偶设计，测量温度范围设计为0-800℃，输出电流设计为4-20mA，使用MIK-P300G压力传感器，输出电流设置为4-20mA，测量范围为-20~300℃，压力范围为0-1KPa。
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2009年第9期液压与气动基于闭环控制的压力控制系统研究孟继梅1,韩晓明2Study of Pressure Contr ol Syste m Based on Cl osed2l oop Contr olMENG J i2mei1,HAN Xiao2m ing2(1.太原混凝土轨枕厂,山西太原 030041;2.中北大学机电工程学院,山西太原 030051)摘 要:利用S72200P LC和拉力传感器等检测反馈元件,应用P I D技术调节比例溢流阀,建立了闭环控制的轨枕预应力张拉压力控制系统,实现了对轨枕预应力张拉工序的自动控制及对持荷期间张拉力值的精确、稳定性控制。
关键词:P LC;比例溢流阀;预应力张拉;压力控制中图分类号:TH137 文献标识码:B 文章编号:100024858(2009)09200312030 前言压力是现代工业生产过程中最常用的过程控制参数,如何对压力进行精确控制直接关系到能否提高工业生产质量、降低生产成本等关键技术问题。
预应力混凝土轨枕生产工艺要求在预应力张拉过程中精确控制液压系统压力并在持荷期间张拉力值保持恒定。
以往我国预应力混凝土轨枕生产大部分采用手动操作,在实际生产中由于液压缸的摩擦系数不同,同一模型中的两组钢丝所受预应力不均匀而引起断丝、滑丝现象,不仅降低了生产效率而且影响轨枕质量。
应用P I D技术调节比例溢流阀,建立轨枕预应力张拉压力闭环控制系统,是解决轨枕预应力张拉工序的自动控制及对张拉力值的精确控制,特别是在持荷期间张拉力值的稳定性控制的关键技术保障。
1 系统结构及工作原理轨枕预应力张拉控制系统结构由液压系统,比例溢流阀及精密信号放大器,80T拉力传感器,P LC控制系统,远程监控计算机等部件构成(见图1);工作原理:启动液压系统,80T拉力传感器实时检测预应力钢丝受力状态,并经信号放大器放大滤波,通过A/D转换至P LC的E M231模拟量输入模块,该信号经P LC 数字处理后在T D2200中文显示器上显示实际张拉力值;同时,P LC根据计算的加载设定值与拉力传感器测力值比较,通过D/A转换输出电信号给VT22000比例溢流阀控制器,DBE10型比例溢流阀根据P LC输入信号无级调节系统压力,从而实现张拉过程的压力闭环控制。
轨枕预应力张拉力值、持荷时间等技术参数通过串行通信实时传输给远程计算机,实时对轨枕张拉工序进行质量监控[1]。
图1 轨枕预应力张拉控制系统结构图 收稿日期:2009203215 作者简介:孟继梅(1973—),女,山西介休人,工程师,学士,主要研究方向:机电系统工程。
2 系统控制原理[2～3]利用S72200P LC控制比例溢流阀对系统压力、流量进行控制,并保证压力在一定时间范围内恒定。
系统采用的DBE B型阀是锥阀式结构的先导式比例溢流阀,由直流电磁铁与液压阀两部分组成,其设定的压力与输入电信号成比例的电磁力决定。
当S72200P LC输入一电信号控制比例电磁铁时,比例电磁铁将输出相应的电磁力推动先导阀中的锥阀。
来自系统的压力也作用于锥阀上并与电磁力相平衡,如果系统压力升高而超过对应的电磁力设定值,先导阀中的锥阀打开系13液压与气动2009年第9期统压力将回复至设定值,从而系统压力基本保持恒定。
由于比例电磁铁的最大推力是一定的,所以不同压力等级要通过改变阀座孔径来获得。
轨枕预应力张拉系统在张拉过程中,拉力传感器实时检测张拉力值,S72200P LC输出信号经比例放大器对比例溢流阀进行控制,其输出电流Δi与输入电压Δu近似成比例,传递函数为:Δi/Δu=ku(1)式中:ku为比例放大器的增益。
直流比例电磁铁控制线圈的端电压增量方程为:Δui =LdΔid t+(R c+r p)Δi+k edΔyd t(2)式中:L为线圈电感;Rc 、rp分别为线圈和放大器内阻;k e为线圈感应反电势系数。
阀芯位移的增量方程式:ΔFm =md2Δyd t2+DdΔyd t+k sΔy(3)式中:m为衔铁组件的质量;D为阻尼系数;ks为衔铁组件的弹簧刚度。
而比例溢流阀的流量可以通过阀口的流量方程式确定,当系统处于卸荷状态时,通过溢流阀排回油箱的流量为:Q p=C d・A( x)2ρp0(4)式中:Qp 为泵的供油流量;Cd为流量系数; x为溢流阀卸荷时的开口量;A( x)为卸荷时溢流阀的开口面积; p0系统卸荷压力。
在轨枕预应力张拉过程中,液压系统的压力由负载决定,如果使比例滋流阀主阀芯关小一开口量x,则通过阀的流量为:Q vp=C d・A( x-x)2ρp(5)式中:Qvp为系统压力为p时流过溢流阀的流量;p为推动负载运动的系统压力。
3 PLC对张拉力的闭环控制[4]轨枕预应力张拉过程的闭环控制方式是控制拉力、液压系统压力等连续变化的模拟量,控制比例溢流阀使系统压力始终与负载所需压力相等,实现负载传感检测控制。
轨枕预应力张拉P I D控制器选用西门子S72200 CP U226模块本身具有P I D控制功能指令,与模拟量输入/输出模块配合使用,通过STEP72M icr o/W I N32编程软件中的“指令向导”来简单快速地设置P I D各种参数,指令向导将自动生成P I D程序,实现对张拉过程的比例溢流阀P I D控制。
对轨枕预应力张拉力值进行P I D控制时,P I D指令对回路输入输出变量进行转换与标准化。
由于比例溢流阀的先导阀的质量很小,与主阀相比其响应的速度很快,所以可以把先导阀的响应当作是比例环节处理。
其余环节作为积分、微分环节处理。
轨枕预应力张拉控制的P I D回路有两个输入量,给定值(SP)为各型轨枕预应力额定张拉值,过程变量(PV)是经A/D 转换和计算后得到的被控量,即预应力钢丝所受拉力实测值;给定值、A/D转换后的整数值先由16位整数转换成浮点数,再通过RNor m=(Raw/S pan)+Offset公式将给定值与过程变量转化成0.0～1.0之间的标准实数,同时T D2200实时显示该数值;P I D控制器输出的是标准化实数,在回路输出至D/A转换器前,应通过RScal=(M n-O ffset)×S pan公式将其转换成16位二进制整数,控制比例溢流阀根据输出参数调节液压系统压力。
给定值与过程变量是P I D运算的输入值,在回路表中只可被P I D指令读取而无法改写,每次完成P I D运算后,都要更新回路表内限制在0.0～1.0之间的输出值Mn。
当轨枕张拉控制系统由手动控制切换到P I D自动控制方式时,回路表中的输出值可以用来初始化输出值。
P ID控制原理框图如图2所示。
图2 P I D控制原理框图闭环控制的轨枕预应力张拉系统P I D控制程序流程图如图3所示。
图3 P I D控制程序流程图232009年第9期液压与气动4 结束语利用S72200P LC和拉力传感器,运用P I D算法调节比例溢流阀,建立的轨枕预应力张拉压力闭环控制系统,在车间生产试验时预应力张拉力值的记录数据如图4所示。
试验数据表明,比例溢流阀根据轨枕预应力张拉图4 轨枕张拉力记录信息数据力的设定值精确控制了液压系统压力,解决了液压缸摩阻系数对预应力钢丝受力的影响,保证了张拉工序在静停期间张拉力的稳定性控制与精度控制,系统误差≤1%。
实现了张拉过程控制的自动化、程序化,使轨枕生产随时处于实时监控状态,便于产品的质量监管,有效地提高了混凝土轨枕的产品质量。
参考文献:[1] 韩晓明,等.混凝土轨枕预应力张拉P LC控制设计[J].铁道标准设计,2003(12).[2] 权龙,林廷场,史维祥.用单片机和比例溢流阀实现负载传感控制[J].液压与气动,1993(3).[3] 马群,王萍.电液比例溢流阀控制系统动态特性仿真分析[J].机床与液压,2007(1).飞机液压系统地面测试设备的现状与发展程明学,杨 雪The Actuality and Devel opment of Gr ound Test Apparatus f orAircraft Hydraulic Syste mCHENG M ing2xue,Y ANG Xue(空军第一航空学院,河南信阳 464000)摘 要:在分析军用飞机液压系统地面测试设备的现状和存在的问题的基础上,提出了解决办法和发展方向。
关键词:飞机;液压系统;地面测试设备中图分类号:TH137 文献标识码:B 文章编号:100024858(2009)09200332021 引言飞机液压系统地面测试设备是航空武器装备效能和战斗力的重要组成部分。
先进可靠的地面测试设备是提高飞机维修能力、发挥飞机战斗力的重要保障。
发达国家十分重视航空器地面测试设备的研发,形成了系列化、规模化、标准化。
有效的保证了飞机效能和战斗力的最大发挥。
我国航空工业是在原苏联航空工业的基础上逐渐发展起来的。
飞机地面测试设备尤其是液压系统测试设备不曾给予高度重视,研发和生产仅局限于满足当时装备的基本测试需。
即地面设备跟着装备走。
老机型(如歼六、歼七等)液压系统及其部附件结构、功能、控制关系简单、技术密集程度较低、测试项目少。
因此,对测试设备的要求较低;随着空军武器装备现代化建设迅猛发展,苏230、苏227、歼10等先进飞机装备空军。
新型飞机功能强大,机载系统及其控制关系复杂,部附件结构精密;舵面等传动部分采用了以伺服阀为主体机电液一体化控制系统,测试项目种类和数目繁多。
这就对飞机的地面维修保障手段及设备有了更高的要求。
2 飞机液压系统地面测试设备现状军用飞机种类繁多(歼敌机、强敌机、轰炸机等),机载液压传动系统是一个庞大的、复杂的系统,其中包 收稿日期:2009203210 作者简介:程明学(1964—),男,河南内乡人,副教授,硕士,主要从事飞机液压、气压传动与控制的教学和科研工作。
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