浅论伺服液压精确的速度控制和位置控制，欢迎大家补充讨论

Ysx317

液压油缸精确的速度控制和位置控制，是液压领域永远谈论的课题，伺服控制更是人们不断研究开发的领域，我从一个不是伺服液压内行的角度谈谈个人的理解，可能有很多不正确，欢迎大家批评指正，以便共同提高。谢谢

Ysx317

浅论伺服液压中的精确速度控制和位置控制
欢迎指正
杨世祥
油缸精确的速度控制和位置控制，这是液压领域永恒的话题，哪么我们看看传统伺服系统是怎么实现的？首先申明是自己想象的，不一定正确，欢迎指正：
1.        根据油缸直径的大小、运行速度，计算出油缸的最大流量。
2.        根据这个流量选择一个满足流量要求的比例伺服阀，如果流量较大必须配备带有先导控制的二级比例伺服阀或三级伺服阀，如果精度要求更高就必须配置带阀芯位置传感器的高频响比例伺服阀或伺服阀。
3.        根据油缸要求的速度精度和位置精度选择一个合适的油缸内置传感器（一般是美国MTS传感器），位置控制精度一般是传感器精度的5-10倍，如MTS的精度是2微米，位置精度能达到10微米就已经不错了。
4.        根据要求，自己用PLC搭建一套控制系统。如果要求精度高，哪么PLC的数模采样板一般是12位，如果不能满足要求就必须单独配置16位数模卡（价格往往超过小PLC），如果费用充足也可以购买专用的运动控制器。
5.        配备一套满足要求的恒压油源。
6.        一切满足要求后，编制控制程序，其中包括PID调节程序等。
7.        根据要求在计算机内部生成一条连续的位移曲线，即目标引导线。因为用位移微分去代表速度，精度不如时时跟踪位移点高。
8.        试车：根据速度要求和比例阀的特性曲线试送出一个电流信号去驱动比例电磁铁，产生一个先导级的驱动力，该驱动力带动先导阀输出一个带压力的流量去驱动二次阀芯，二次阀芯的开口度必须达到希望开度，这个希望开度可以通过计算给出一个合适的值，通过阀芯上的位置传感器与计算机希望的设定值比较而进行一次闭环控制，二次阀芯稳定后产生一个流量输出，进入油缸，这个流量是在二次阀芯阀口的稳定压降下输出的，控制系统希望这个压降是稳定的（如2-4Mpa）但实际不可能就是如此，因为负载是随机的，所以输出的流量也是在希望值左右变化，因此油缸的速度和位置也是不可能是绝对准确的，于是，通过高速采样采出油缸的实际移动位置，这往往也是一个模拟量，即电压值，将这个值经模数转换后送入计算机与希望达到的位置点进行时时比较，其误差经PID（或其它算法）运算后送出一个新的电压值去产生一个新的阀口开度，为了简少阀口非线性干扰，希望阀口的线性化要好，这个开度值是否合适，计算机再采样、再重复上面的过程，不断重复这种循环，从而控制着油缸跟踪引导线实现精确的速度控制和位移控制。
9.        根据上面的描述，为了获得较高的速度精度，就必须要求：
1）。传感器精度要高、分辨率要高、数模转换采集板位数要高。
2）伺服阀响应要快（即频响要高）、微动性要好（有的加阀芯颤振）、阀口线性化要好、抗干扰抗污染要强、阀口对温度不敏感、耐磨性要好，油源压力要稳定。
3）控制系统：要选择具有足够运算速度的PLC，满足运行速度快，采样周期短、数模转换位数要高，一般PLC如果满足不了采样周期要求就需要配置高级PLC或专用控制器(如DELTA控制器)等独立控制。
4）要优选合适的控制软件和算法，并要进行优化，然后进行调试，选定能满足要求的PID参数，如果被控对象变化较大，一般的PID不能满足要求时，就需要根据变化情况，时时改变控制策略，如采用自适应、自学习的控制策略，以满足不断变化的要求，这些参数的选择就是现场调试的大量工作之一。经过不断的调试和摸索后最后固定这些参数交给用户进行试用，如果用户也认可，就可以投入正式运行了，如果使用过程中条件发生了变化，有可能需要从新调节参数。这也是现场维护的难点之一。
9.位置控制：如果还要求准确的位置控制，就是将油缸移动时采集的传感器信号值与计算机希望的位置值进行实时比较，当接近目标值时，计算机控制油缸减速，当接近目标时迅速关断流量，如果结果与实际值的差异较大时，就改变关阀时间，或者自学习改变提前量，以便达到目标要求。如果负载是变化的，那就更需要高级策略的运算来满足要求了。如果需要微动调节这个值，就需要阀的频响要高了。这些都是现场调试工作量。至于价格，都是以万为单位，不可能太便宜。
根据上面的描述，通过阀口的流量影响因素太多了，所以传统伺服系统不可能实现指哪打哪的速度控制和位置，因为这是一种瞎子摸象的控制方法，不可能一下就摸到大象的眼睛或鼻孔，只能逐渐逼近。它是多学科技术的综合体现，也是一代一代不断努力研究的结果，都希望找到更加理想的效果，但何时是最终目标，谁也不知道，所以精确的速度控制和位置控制就是传统液压皇冠上的明珠。
以上只是我对他的理解，可能很多地方不正确，欢迎大家指正。
谢谢

浅论伺服液压中的精确速度控制和位置控制
欢迎指正
杨世祥
油缸精确的速度控制和位置控制，这是液压领域永恒的话题，哪么我们看看传统伺服系统是怎么实现的？首先申明是自己想象的，不一定正确，欢迎指正：
1.        根据油缸直径的大小、运行速度，计算出油缸的最大流量。
2.        根据这个流量选择一个满足流量要求的比例伺服阀，如果流量较大必须配备带有先导控制的二级比例伺服阀或三级伺服阀，如果精度要求更高就必须配置带阀芯位置传感器的高频响比例伺服阀或伺服阀。
3.        根据油缸要求的速度精度和位置精度选择一个合适的油缸内置传感器（一般是美国MTS传感器），位置控制精度一般是传感器精度的5-10倍，如MTS的精度是2微米，位置精度能达到10微米就已经不错了。
4.        根据要求，自己用PLC搭建一套控制系统。如果要求精度高，哪么PLC的数模采样板一般是12位，如果不能满足要求就必须单独配置16位数模卡（价格往往超过小PLC），如果费用充足也可以购买专用的运动控制器。
5.        配备一套满足要求的恒压油源。
6.        一切满足要求后，编制控制程序，其中包括PID调节程序等。
7.        根据要求在计算机内部生成一条连续的位移曲线，即目标引导线。因为用位移微分去代表速度，精度不如时时跟踪位移点高。
8.        试车：根据速度要求和比例阀的特性曲线试送出一个电流信号去驱动比例电磁铁，产生一个先导级的驱动力，该驱动力带动先导阀输出一个带压力的流量去驱动二次阀芯，二次阀芯的开口度必须达到希望开度，这个希望开度可以通过计算给出一个合适的值，通过阀芯上的位置传感器与计算机希望的设定值比较而进行一次闭环控制，二次阀芯稳定后产生一个流量输出，进入油缸，这个流量是在二次阀芯阀口的稳定压降下输出的，控制系统希望这个压降是稳定的（如2-4Mpa）但实际不可能就是如此，因为负载是随机的，所以输出的流量也是在希望值左右变化，因此油缸的速度和位置也是不可能是绝对准确的，于是，通过高速采样采出油缸的实际移动位置，这往往也是一个模拟量，即电压值，将这个值经模数转换后送入计算机与希望达到的位置点进行时时比较，其误差经PID（或其它算法）运算后送出一个新的电压值去产生一个新的阀口开度，为了简少阀口非线性干扰，希望阀口的线性化要好，这个开度值是否合适，计算机再采样、再重复上面的过程，不断重复这种循环，从而控制着油缸跟踪引导线实现精确的速度控制和位移控制。
9.        根据上面的描述，为了获得较高的速度精度，就必须要求：
1）。传感器精度要高、分辨率要高、数模转换采集板位数要高。
2）伺服阀响应要快（即频响要高）、微动性要好（有的加阀芯颤振）、阀口线性化要好、抗干扰抗污染要强、阀口对温度不敏感、耐磨性要好，油源压力要稳定。
3）控制系统：要选择具有足够运算速度的PLC，满足运行速度快，采样周期短、数模转换位数要高，一般PLC如果满足不了采样周期要求就需要配置高级PLC或专用控制器(如DELTA控制器)等独立控制。
4）要优选合适的控制软件和算法，并要进行优化，然后进行调试，选定能满足要求的PID参数，如果被控对象变化较大，一般的PID不能满足要求时，就需要根据变化情况，时时改变控制策略，如采用自适应、自学习的控制策略，以满足不断变化的要求，这些参数的选择就是现场调试的大量工作之一。经过不断的调试和摸索后最后固定这些参数交给用户进行试用，如果用户也认可，就可以投入正式运行了，如果使用过程中条件发生了变化，有可能需要从新调节参数。这也是现场维护的难点之一。
9.位置控制：如果还要求准确的位置控制，就是将油缸移动时采集的传感器信号值与计算机希望的位置值进行实时比较，当接近目标值时，计算机控制油缸减速，当接近目标时迅速关断流量，如果结果与实际值的差异较大时，就改变关阀时间，或者自学习改变提前量，以便达到目标要求。如果负载是变化的，那就更需要高级策略的运算来满足要求了。如果需要微动调节这个值，就需要阀的频响要高了。这些都是现场调试工作量。至于价格，都是以万为单位，不可能太便宜。
根据上面的描述，通过阀口的流量影响因素太多了，所以传统伺服系统不可能实现指哪打哪的速度控制和位置，因为这是一种瞎子摸象的控制方法，不可能一下就摸到大象的眼睛或鼻孔，只能逐渐逼近。它是多学科技术的综合体现，也是一代一代不断努力研究的结果，都希望找到更加理想的效果，但何时是最终目标，谁也不知道，所以精确的速度控制和位置控制就是传统液压皇冠上的明珠。
以上只是我对他的理解，可能很多地方不正确，欢迎大家指正。
谢谢

Ysx317

我上面的个人见解是否正确，请大家补充纠正啊。

diaoyudao

基本正确，伺服阀流量选择按油缸最大速度选择，位置精度取决于传感器，控制按pid，指令曲线用PLC能实现吗，一般是用控制办卡加计算机

Ysx317

diaoyudao 发表于 2018-2-1 19:20
基本正确，伺服阀流量选择按油缸最大速度选择，位置精度取决于传感器，控制按pid，指令曲线用PLC能实现吗， ...

谢谢。因为本人没玩过传统的伺服系统，这些概论都是根据大家的讨论琢磨出来的，所以怕错的。请大侠指正。

PEN

＃1以上太长了。
我不想写一本书，只是为了让它在论坛的页面底部滚动而被遗忘而丢失。
1：研究VCCM方程进行正确的计算。
2：阀门参数是VCCM方程的一部分。
3：Temposonic和Balluff都不错。 获得1微米的分辨率。
1微米的分辨率可以轻松计算1米/秒^ 2的加速度。
更晚。 我不懂大象的眼睛和鼻孔。
电脑在翻译成语和隐喻方面做得不好

蜻蜓

Ysx317 发表于 2018-1-24 18:32
浅论伺服液压中的精确速度控制和位置控制
欢迎指正
杨世祥

设计好的系统还要进行稳定性验证，如果系统不稳定还要加入校正。速度前馈，加速度前馈是不是属于校正？

PEN

前馈增益是开环增益。 他们不依赖于反馈。 因此它们不会导致稳定性问题。

可以计算闭环控制器增益。
控制器的增益可以计算的。 计算增益使得闭环极点远离振荡。 稳定性不够好。 目标是完美的。 Acutal位置，速度和加速度=所有时间的目标位置，速度和加速度。

wydabl

PEN 发表于 2018-2-26 01:37
前馈增益是开环增益。 他们不依赖于反馈。 因此它们不会导致稳定性问题。

可以计算闭环控制器增益。

PEN先生，您在中国还是在国外？身边没有合适的翻译吗？

PEN

我住在美国。
我必须在周末使用电脑翻译。
今天我有一位人工翻译。