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3000吨玻璃钢汽车后轮罩四柱液压机闭环速度控制介绍

[发布日期:2019-09-07 浏览量: 来源:lehengha.com]
我们必须知道应用中的负载转矩,以正确预测3000吨玻璃钢汽车后轮罩四柱液压机系统的速度增益。由于负载可能非常复杂,因此负载转矩很少是恒定的。因此,山东博发彩票平台重工通常必须求近似或分析零负载和最大负载的极值。

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我们可以使用VCMM方程计算速度增益。通过一定量的代数操作,可以根据其他变量和电路参数求解轴速度。这样做表示电机速度与阀门系数变化之间的关系为线性函数。也就是说,如果阀门区域开口加倍,如果所有其他参数保持不变,速度将加倍。

电控制输入信号调节阀门系数,阀门的电驱动始终由放大器提供。此外,增益是可调节的,因此用户组装速度控制环,然后小心地增加电子增益,直到达到所需的性能。在大多数情况下,用户甚至不知道应用时的实际速度增益!

如果阀门的流量计量特性是合理线性的,则电子控制输入和阀门系数之间存在线性关系。因此,在这些条件下,电动机速度是指令信号的线性函数。但是,这个讨论适用于开环系统,但我们对闭环性能感兴趣。

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图1.速度增益由放大器加上液压和负载组成。错误是命令和反馈信号之间的差异。

闭环控制也很容易适应。模拟放大器从命令信号中减去反馈信号以产生误差信号。没有反馈,命令信号也是错误信号。在3000吨玻璃钢汽车后轮罩四柱液压机数字控制系统中,错误是通过简单的计算产生的。在任何一种情况下,当反馈连接到伺服或比例放大器的反馈输入端子时,系统可以如图1所示。电子放大器A显示为可调节,因此总增益(在此例如,误差信号的rpm / V可以设置为任意高或低的值。

通过组合速度增益块中的元素并将它们完全集成到称为GS的代数变量中,可以简化图1中的框图。结果如图2所示。块图和控制系统设计的通用语言使用符号H来表示反馈路径。在这种情况下,它仅由转速计组成,其输出为反馈电压VFB。

建立关系

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图2。图1的框图可以减少到两个块,前向增益和来自转速计的反馈。

正如我们在前一版中得出的结论,当控制环路稳定时,误差电压不能为零。如前所述,假设转速计常数H为1 V / 1000 rpm。我们还需要知道速度增益GS。实际值可能是40,000 rpm / V.

图2可以在块中重新绘制数值,如图3所示。现在我们假设输出速度为3000 rpm。输出功率为3000 rpm,速度增益为40,000,误差电压为3000除以40,000或0.075 V.另外,输出速度为3000 rpm时,转速表输出电压必须为3.000 V.因此,指令输入电压必须为比反馈大0.075 V,或命令3.075 V减去反馈以与误差电压值一致。3000吨玻璃钢汽车后轮罩四柱液压机系统处于平衡状态,而错误则不然零!这里有两个原则。首先,应该清楚的是,速度增益越大,误差电压越低。其次,仅仅因为受控变量是对系统输入的反馈,该变量不一定是完全调节的。此外,即使命令输入是恒定的,其中任何参数(例如供应压力,负载转矩或电机位移)引起的速度增益的任何变化都将导致输出速度的变化。

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图3.为了便于说明,评估了两个增益,并假设输出功率为3000 rpm。

此时讨论的简单比例控制器不是集成控制器,而是需要克服速度控制环路中的稳态误差问题。这种控制器通常称为PID控制器。图4中所示的变化是PI控制器,即缺少导数函数。它通常用于电液技术,因为经验已经发现这是所有需要的。

图4中的比例函数用粗体数字1表示,表示它的增益为1,这使计算更容易。实际上,比例增益通常可在商用控制器上调节。注意,比例元素和积分器(由积分符号表示)共享公共输入,即误差信号。两个输出相加在一起,它们的总和构成了速度增益模块的输入。

积分控制的功能及其变化是将稳态误差降低到零。在偶然的情况下,命令和反馈是平等的。如果我们想要一个1520转/分的速度,转速表是0.001 V / rpm,那么命令信号应该设置为1.520 V.使用积分控制可以更容易地根据命令预测输出。

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图4。通过集成控制器可以将稳态误差降低到零。

这引出了一个问题,“增加一个积分器如何将稳态误差降低到零?” 在简单的比例情况下,该误差是必要的,因为必须打开阀门以使电动机以某种速度转动。该误差是简单比例情况下唯一可用的电压,因此命令和反馈必须为非零。

现在考虑积分器,涉及无限求和或积累。物理积分器的特性 - 如上面控制器中的那个 - 是这样的,如果输入信号不为零,则输出正在改变。当输入为零时,输出保持其最后或累计值。我们说它正在整合其输入 - 在这种情况下是错误信号。

理想化的集成商

牢记集成商的特性,我们将重新审视3000吨玻璃钢汽车后轮罩四柱液压机系统的运行情况,以了解控制器中发生的情况和输出速度。使用图4的控制器,假设在电机停止时突然施加3.075 V的输入指令。电机将快速加速至约3000转/分钟,此时误差将为0.075 V.这将使阀门保持打开状态,同时达到新的平衡点。

现在,集成商开始接管。由于其输入不为零,因此其输出将开始增长。假设它增长到0.030 V.这会增加到比例输出,增加到3.040 V.因此,速度上升到3040 rpm,产生3.040 V的反馈电压,产生0.035 V的误差信号(3.075 - 3.040)。但错误不是零,因此积分器的输出增长更多。假设它增长到0.070 V.现在速度上升到3070 rpm,反馈为3.070 V,误差现在为0.005 V - 仍然不为零。然而,趋势已经确立。

只有当误差达到零时,积分器输出才会增长。该条件要求反馈电压为3.075V,输出速度为3075rpm。如果我们现在将命令减小到3.000 V,我们可以合理地预期输出速度为3000 rpm并且误差为零。

这个讨论非常理想化,所有真正的伺服环路都有一些误差。因此,速度不会精确到3000转/分,并且由于任何3000吨玻璃钢汽车后轮罩四柱液压机控制系统固有的噪音,它不会完全恒定。但是,它仅比比例控制更接近。控制回路的不稳定性也是可能的。

重要考虑因素
由于其他稳态误差问题,速度环中的积分控制非常普遍。此外,整体控制还会带来性能成本。

首先,考虑到集成商需要一些时间来完成集成。这意味着会出现一些响应性损失。我已经计算出在增加积分控制后,位置伺服的稳定状态增加约33%。需要对速度控制回路进行更多研究。但是,如果没有进一步的信息,33%的结算时间罚款可能是合理的猜测。这意味着如果速度环仅由比例控制构成,并且它将在例如360毫秒内稳定到稳态,那么在添加PI控制器之后,预期建立时间可以增加到大约480毫秒。

其次,考虑响应速度与积分增益直接相关。增益越高,积分器充电的速度就越快,环路的稳定速度就越快。尝试以更高的积分增益加速环路将很快导致系统不稳定 - 连续寻找静止点并且永远不会消失。

与简单的比例控制相比,积分控制总是创建一个具有更多稳定性问题的系统。即使在3000吨玻璃钢汽车后轮罩四柱液压机系统被调谐以进行稳定操作时,也可以预期弹性操作,其中输出速度超过稳态目标,但最终稳定。