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一些閉環(huán)運動控制的運用很顯然需求運動控制器，但是一些人也可以通過運用PLC來完成閉環(huán)控制。當然，選擇何種控制方式常常難以結(jié)論。

當你可以運用PLC控制的時分，為什么還需求花錢去購買一個專用的電液運動控制器呢？答案很簡略。一般來說，考慮的要素包含運用數(shù)量，完成難度，可用時間，出產(chǎn)效率，精度要求以及經(jīng)濟性等。做出何種抉擇往往是很迷糊的。依據(jù)以往的閱歷，我知道哪種類型的運用可以用PLC，哪種不適用。

關(guān)于大多數(shù)的控制系統(tǒng)規(guī)劃者來說，本錢是首戰(zhàn)之地的主見。最簡略的辦法就是購買帶有模擬量輸入和輸出的PLC用于各種軸的控制，還可以帶有一些數(shù)字I/O，接著就可以編程了。一般都是從最簡略的比例控制開端，乃至PID控制塊都不需求。這就是現(xiàn)在市面上大多數(shù)的液壓伺服控制的做法，人們接受液壓的培訓許多，但也僅限于此。

模擬量的反響有必要轉(zhuǎn)化縮放為方位單位。但是，我很奇怪的是，在一些PLC論壇里，許多的人在咨詢怎么把一個模擬量轉(zhuǎn)化為毫米或英寸。假定編程的工程師在問，很顯然他啥也編不了。對輸入值比例縮放之后，很簡略的做法就是，從指令方位減去實踐方位，差值乘以比例增益，該值作為模擬量的輸出至閥。就是這么簡略!

1.該仿真顯現(xiàn)了當指令方位遽然改動100mm時將會發(fā)生什么。控制輸出在100%豐滿，執(zhí)行器遽然加速。實踐方位則慢慢的靠近100mm的政策值。模擬量控制的PLC設置

PLC控制的一個應戰(zhàn)發(fā)生在液壓缸的指令和實踐方位相差很大的狀況，因為此時輸出至閥的信號或許很大。成果就是液壓缸全速運動至指令方位。在指令方位的時分會發(fā)生什么就取決于增益和負載大小了。有時分液壓缸會滑潤減速至指令方位，但是假定負載很大，也會發(fā)生超調(diào)，并帶有衰減振動。

關(guān)于此問題可以有多種處理計劃。一個簡略的辦法就是約束輸出值為低于100%的某個值。更好的處理辦法就是準備一個政策發(fā)生器，從而可以朝著指令方位的的方向增加政策值。接著，不是比較指令方位與實踐方位，而是比較實踐方位與下一個政策方位。政策方位在當時方位開端發(fā)動，依照希望的速率增加并抵達指令方位。關(guān)于長行程運動來說，則可以避免初始運動時的振動和沖擊。這種處理計劃相對來說也比較簡單施行。

舉個比方，假定兩個液壓缸跟隨相同的政策方位，其方位同步是相對簡單的。假定兩個缸所受的負載徹底一起，政策值的跟蹤過失也應該一起，因此它們的實踐方位也會非常靠近。那么，關(guān)于只要比例控制的系統(tǒng)來說，跟蹤過失是什么呢？
　　跟蹤過失公式：
　　Ef=v/(K？Kp)
　　此處:
　　Ef-跟蹤過失，mm,
　　v-速度,mm/s,
　　K-開環(huán)增益,(mm/s)/%
　　Kp-比例增益，%/mm.
　　2.該曲線與圖1說設想的計劃一樣，僅僅指令方位只改動10mm。留心的是它們用了相同的時間。這是因為運動控制的時間常數(shù)是5倍。5倍時間常數(shù)即0.358s。意味著1mm的運動要花0.358s才干抵達政策值的1%。

單位很重要，并需求保持一起。百分比代表控制輸出的百分數(shù)。控制輸出的百分數(shù)可以是±10V,±20mA的百分數(shù)，或許其它的，只需單位一起就可以。當運用PLC的時分，跟蹤過失一般狀況并沒有那么重要，液壓缸只需求可以大體的靠近指令方位即可。上面的等式適用于對跟蹤過失有限定的運用。用戶可以抉擇動作速度，以滿意運用要求。

核算開環(huán)增益需求用到VCCM公式，其核算了在100%控制輸出時最大的穩(wěn)態(tài)速度。該公式在相關(guān)論壇現(xiàn)已討論過許屢次。(延伸閱覽：VCCM-假定流量核算不再是Q=A*V？)

比例增益的核算略微雜亂一些。你可以測驗運用試錯法，確認一個可以看起來可以工作的數(shù)值。假定增益太低，液壓缸照應會很緩慢。假定增益太高，執(zhí)行器會有振動的或許。但是，最優(yōu)的增益是可以核算的：

Kp=2？ζ？ωn？(9？8？ζ2)/(27？K)

此處：

Kp-比例增益，輸入過失信號改變的相對值mm與輸出信號改變的相對值之比的百分數(shù)表明,

ζ-阻尼系數(shù)(不知道時假定為0.3333),

ω-天然頻率，弧度/s

K-開環(huán)增益

你或許無法在教科書里找到比例增益公式推導的來歷。但是，液壓系統(tǒng)規(guī)劃工程師實踐上知道怎么控制最優(yōu)的比例增益，因為他們有必要確認阻尼系數(shù)，天然頻率以及開環(huán)增益。一般，天然頻率是依據(jù)油液的體積彈性模量，液壓缸效果面積，油液緊縮量，質(zhì)量等核算而來。因為跟蹤過失取決于開環(huán)增益和比例增益，液壓規(guī)劃者有必要控制跟蹤過失。

3.該仿真顯現(xiàn)了增加一個簡略的政策發(fā)生器所帶來的優(yōu)點。需求留心的是控制輸出并不豐滿，實踐方位移動更滑潤。速度抵達希望值的250mm/s(100mm/0.4s)。加速度小許多。速度比例與第1和第3個仿真有很大不同。

關(guān)于比例控制的其它考慮

假定控制系統(tǒng)現(xiàn)已調(diào)定好，并開端一段短行程的運動，并工作起來好像很正常。企圖運動更長一點的間隔，兩次運動耗費簡直相同的時間。原因就在于跟著過失減小，控制輸出也減小，因此速度也會大幅減小。關(guān)于實踐的方位，假定減小的過失低于原始過失1%，其將耗費5倍的時間常數(shù)。

時間常數(shù)就是控制目標減小63%的錯誤所用的時間。因此，假定過失敏捷上升10mm，而時間常數(shù)是1s，過失將在1s之后降至3.68mm。2s之后，過失將降至1.35mm。在5倍的時間常數(shù)(5s)之后，過失將減小至0.067mm-低于原始過失10mm的1%。時間常數(shù)抉擇了控制系統(tǒng)將要花多少時間來照應系統(tǒng)的干擾。

現(xiàn)在問題就是，關(guān)于一個僅僅選用比例增益的液壓缸，怎么核算其時間常數(shù)？公司并不難：

τ是最優(yōu)時間常數(shù)。

τ=3/(2？ζ？ωn)

假定阻尼是0.33333，天然頻率是10Hz，則時間常數(shù)是：

τ=3/(2？0.333？2？π？10)=0.072s.

因為其耗費5倍的時間常數(shù)以抵達減小過失至1%，運動過程則將需求0.358s。

需求再次留心的是，最優(yōu)的時間常數(shù)徹底由機械(液壓)規(guī)劃者來抉擇。5倍時間常數(shù)的時間過長，液壓系統(tǒng)規(guī)劃者就需求考慮前進天然頻率，或許通過增加抵觸前進阻尼。增加抵觸糟蹋能源。前進天然頻率需求增加液壓缸缸徑，而且也會增大閥通徑，蓄能器容積，泵才干以及增加的元件本錢。

選用帶PLC的簡略的比例控制液壓系統(tǒng)好像簡單得多，但是PLC編程人員對許多重要的參數(shù)并沒有去控制。這種約束并不是編程人員的才干問題，而是液壓和機械規(guī)劃方面的原因。不幸的是，PLC編程人員一般是最終一個接觸到液壓系統(tǒng)的人，他被寄希望于“機械和液壓問題，讓電氣和軟件來處理”，但是，這種現(xiàn)實，不會總是發(fā)生。系統(tǒng)的特性行為在規(guī)劃和制造階段現(xiàn)已定性了。

設備的功用可以通過運用精細的液壓伺服控制系統(tǒng)得到前進。初始的本錢會很高，但是其功用也提升了。設備也變得易于保護，需求的保護頻率也不高了。

下面是僅僅選用比例控制的簡略運動的三種仿真。它們依據(jù)規(guī)范的線性化運動仿真模塊，用于伺服液壓缸和負載。

H(s)=(K？ω2n)/[s？(s2+2？ζ？ωn？s+ω2n)]

K,-開環(huán)增益，假定為10(mm/s)/%的控制輸出，

s,-拉普拉斯算子，是一個頻率，弧度/s，

ζ-阻尼系數(shù)，假定為0.33333，無量綱，

ωn-天然頻率，弧度/s。示例中天然頻率為10Hz。

這些仿真給你提出了一些問題，比方：怎么前進照應時間？這些問題將會在后續(xù)的討論中進行答復。

來源：液壓傳動與控制