【正文】 系統(tǒng)超調(diào)加大 ,甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩。在伺服閥控制過(guò)程中 , PI調(diào)節(jié)減小了靜差 , 提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性 , 但降低了控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 增量式 PID 算法 采用增量式 PID 算法來(lái)實(shí)現(xiàn)伺服閥的控制 ,增量式 PID算法的表達(dá)式為：21 ?? ???? iiii CeBeAeu 其中， )1(TTTTKA di ???； )1(iTTKB ??? ； TTKC d? ， K為比例放大系數(shù)。在初始化時(shí) , 先要調(diào)整好 A、 B 、 C 3 個(gè)參數(shù) , 設(shè)定初值 w , 實(shí)際值為 y (i) 。 ② 手動(dòng)和自動(dòng)切換時(shí)沖擊小 ,可實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換 。該電液伺服控制系統(tǒng)采用增量式 PID算法后 ,能夠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)彎曲角度的控制。算法實(shí)現(xiàn)的基本思想是 ,在伺服閥控制系統(tǒng)中 , 選用了編碼器 , 它輸出的是 +5V的脈沖信號(hào) , 可以直接和計(jì)算機(jī)接口相連 , 由于選用了PC7484 計(jì)數(shù)器定時(shí)器卡 , 可以直接計(jì)算出脈沖數(shù) , 從而數(shù)控系統(tǒng)通過(guò) PC7484卡的輸入端口獲得實(shí)際角度值后 , 與系統(tǒng)設(shè)定值進(jìn)行比較相減獲得一個(gè)差值 , 然后按一定的控制算法處理該差值 , 得 到系統(tǒng)控制信號(hào)的數(shù)字量 , 此數(shù)字量經(jīng)計(jì)算機(jī)后 , 經(jīng)D/A 轉(zhuǎn)換為控制伺服閥的模擬信號(hào)。為了能更準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對(duì)閥的控制 , 先將電液伺服閥控制系統(tǒng)中的伺服閥和彎曲油缸建立數(shù)學(xué)模型 , 由于伺服閥的頻寬與執(zhí)行部分液壓固有頻率相近 , 則伺服閥的傳遞函數(shù)為： 12)( 22 ??? SST KSW VV QSV ? 其中 , QK 為伺服閥的流量增溢 ， VT 為伺服閥的周期 。彎曲油缸的傳遞函數(shù)為： )12(/1)(22 ??? SWWSSASWhhhP? 其中 , pA 為液壓缸面積 ； hW 為液壓固有頻率 。 伺服閥控制系統(tǒng)的框圖如圖 36所示?？驁D中的伺服閥 傳遞函數(shù) W sv (S ) 和彎曲油缸傳遞函數(shù) W (S ) 分別由下式確定： 010 )]([ ueeTTeTTeKu iidij ijiii ???? ??? 19 圖 36 電液伺服閥控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)框圖 通過(guò)計(jì)算 , 獲得了 PID算法的 3個(gè)參數(shù) , 用計(jì)算機(jī)完成控制過(guò)程中后臺(tái)的計(jì)算。結(jié)果表明 , 采用 PID算法后 , 系統(tǒng)的響應(yīng)特性和動(dòng)態(tài)性能有了明顯的改善。通過(guò)采用增量式 PID控制算法 ,經(jīng)濟(jì)、可靠地實(shí)現(xiàn)了在恒壓力下對(duì)電液伺服閥的控制 , 且在客車(chē)生產(chǎn)集團(tuán)的實(shí)際生產(chǎn)中取得了較好的效果。一方面，直接反饋到控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)油缸位置的模擬 PID的位置閉環(huán)控制。 A/D轉(zhuǎn)換器是 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，常用的是積分型(Integrating),逐次逼近型 (Successive Approximation)、并行型和計(jì)數(shù)比較型。 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度和分辨率是數(shù)據(jù)采集速度和精度的決定性因素，我們?cè)谙到y(tǒng)總體設(shè)計(jì)中提出單通道采樣最高頻率為 10KHz，而且在低速采樣時(shí)精度要求達(dá)到 %，目前，隨著大規(guī)模集成電路工藝的發(fā)展，市場(chǎng)上己經(jīng)出現(xiàn)了各種專(zhuān)用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)芯片。在本數(shù)據(jù)采集器的硬件設(shè)計(jì)中采用 AD1674轉(zhuǎn)換器，作為數(shù)據(jù)采集器。該芯片內(nèi)部自帶寬頻帶采樣保持器 (SHA)。只是 AD1674內(nèi)部增加了采樣 /保持電路，采樣頻率為 100KHz，大大高于 AD574A,并且具有全控模式和單一工作模式，其精度達(dá) %。研制的數(shù)據(jù)采集器采用 AD1674芯片，能進(jìn)行快速、稍確的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并傳給 CPU進(jìn)行處理。 b)采樣頻率為 100KHZ, c)轉(zhuǎn)換時(shí)間為 10 s? d)具有 ? 1/2LSB的積分非線性 (INL)以及 12位無(wú)漏碼的差分非線性 (DNL)。 f)內(nèi)有 +10V基準(zhǔn)電源，也可使用外部基準(zhǔn)源 。 h)數(shù)據(jù)可并行輸出，采用 8/12位可選微處理器總線接口 。 j)采用雙電源供電 :模擬部分為 ? 12V/? 15V,數(shù)字部分為 +5V。 l)功耗低，僅為 385mV。 AD1674 的引腳按功能可分為邏輯控制端口、并行數(shù)據(jù)輸出端口、模擬信號(hào)輸入端口和電源端口四種類(lèi)型。當(dāng)該端輸入為低時(shí)，數(shù)據(jù)輸出為雙 8位字節(jié) 。 CS:片選信號(hào)輸入端。在完全控制模式下，輸 入為高時(shí)，為讀狀態(tài) 。在獨(dú)立工作模式下，在輸入信號(hào)的下降沿時(shí)開(kāi)始轉(zhuǎn)換。輸入為高時(shí)，芯片開(kāi)始進(jìn)行讀 /轉(zhuǎn)換操作。在轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)，若 A0為低，則進(jìn)行 12位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 。當(dāng) R/C=1且 12/8= 0 時(shí)，若 A0為低，則在高 8位 (DB4DB11)作數(shù)據(jù)輸出 。 STS:轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出端。輸出 為低時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束 。在 8位輸出格式下， AO為低時(shí)也可輸出數(shù)據(jù)的高 4位 。 DB3DBO:在 12位輸出格式下，輸出數(shù)據(jù)的低 4位 。 （ 3)模擬信號(hào)輸入端口 10VIN:10V范圍輸入端 (包括 0V10V單極輸入或 5V雙極輸入 )。 應(yīng)當(dāng)注意的是 :如果己選擇了其中一種作為輸入范圍，則另一種不得再連接使用。在 10V基準(zhǔn)電源上接 50歐電阻后連于此端。 BIPOFF:A極電壓偏移量調(diào)整端。在單極輸入時(shí)接模擬地。 22 VEE:12V/15V模擬供電輸入。 AD1674 工作時(shí)序 AD1674有兩種工作模式。如果 CE=l且 CS=O則 R/C=1時(shí)讀數(shù)，反之啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換器。當(dāng) AD1674工作在單一工作模式安全工作狀態(tài)時(shí) .CE=1,CS=0,12/8=0,AO=O，它是通過(guò) R/C來(lái)完成讀數(shù)和轉(zhuǎn)換功能的。 AD1674在全控工作模式下的轉(zhuǎn)換啟動(dòng)時(shí)序和讀操作時(shí)序。一旦轉(zhuǎn)換開(kāi)始， STS立即為高，系統(tǒng)將不再執(zhí)行轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令，直到本次轉(zhuǎn)換周期結(jié)束。表 31給出了 AD1674的邏輯控制真值表。采用多個(gè)采樣保持器 (S/H)將動(dòng)態(tài)信號(hào)的變化過(guò)程記錄下來(lái)的方法具有容易實(shí)現(xiàn)、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，但當(dāng)需要被測(cè)信號(hào)進(jìn)行多點(diǎn) (100點(diǎn)以上 )采樣時(shí)，這種方法的硬件結(jié)構(gòu)顯得過(guò)于復(fù)雜，因而是不適用的。采用中斷或查詢方式時(shí)，單片機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)傳輸。由于 DMA完成每個(gè)數(shù)據(jù)傳送的時(shí)間遠(yuǎn)比 CPU控制時(shí)所需時(shí)間為少，因而可以大大提高系統(tǒng)的采集速率。在微 機(jī)中，它是通過(guò)安裝在主板上的專(zhuān)用 DMA控制芯片或集成于外圍控制芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)的。雖然近些年來(lái)單片機(jī)的速度有所提高，但是仍然無(wú)法滿足高速數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)膱?chǎng)合。本數(shù)據(jù)采集器采用數(shù)據(jù)邏輯電路設(shè)計(jì)一種類(lèi)似的 DMA控制電路。計(jì)數(shù)脈沖通過(guò)單片機(jī)。A/D轉(zhuǎn)換外部總線接 74HC174的一端，另一端接單片機(jī)系統(tǒng)總線。通過(guò)數(shù)據(jù)采集，把數(shù)據(jù)信息反饋到工控機(jī)中，對(duì)彎曲油缸進(jìn)行位移的精確控制，以達(dá)到彎管的要求。 （ 1）對(duì)于頂鐓油缸控制回路，頂鐓油缸的位置和速度由光電脈沖傳感器檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字脈沖信號(hào)反饋給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行頂鐓 油缸速度和位置的監(jiān)測(cè)、控制。該編碼器 選用電壓為 +12V（ +5V），光柵 1200（ 720）條，每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生 1200（ 720）個(gè)脈沖。被廣泛應(yīng)用于 機(jī)械 測(cè)量 位置 。光電編碼器每轉(zhuǎn)輸出 600 個(gè)脈沖，五線制。電源的工作電壓為 （ +5～ +24V）直流電源。光柵盤(pán)是在一定直徑的圓板上等分地開(kāi)通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤(pán)還可提供相位相差 90186。 圖 38 光電編碼器的工作原理圖 24 工作原理 :當(dāng)光電編碼器的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) A、 B兩根線都產(chǎn)生脈沖輸出 ,A、 B 兩相脈沖相差 90度相位角，由此可測(cè)出光電編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)方向與電機(jī)轉(zhuǎn)速。 A 線用來(lái)測(cè)量脈沖個(gè)數(shù) ,B 線與 A線配合可測(cè)量出轉(zhuǎn)動(dòng)方向。當(dāng) 運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)路線越長(zhǎng)，離我們預(yù)制的路線偏離就多了。 測(cè)量和儀器儀表技術(shù)的進(jìn)步是在多種基礎(chǔ)科學(xué)（如材料科學(xué)、光電子技術(shù)和空間技術(shù)等）的理論與實(shí)踐的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。光纖傳感技術(shù)自 80年代以來(lái)，受到世界各國(guó)的極大重視，十幾年來(lái)，光纖傳感器一直被設(shè)想為主導(dǎo)傳感技術(shù)，但至今尚未實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)代信息社會(huì)中，隨著相關(guān)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和完善，光纖傳感技術(shù)及其應(yīng)用將有著越來(lái)越重要的地位 。 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)加工中，越來(lái)越高的技術(shù)指標(biāo)和加工精度要求有新型、快速 、柔性好、能直接在生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行非破壞性產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)的傳感器。以往典型的測(cè)位移方法靠的是機(jī)械接觸，十幾年前， 電感 技術(shù)已應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域 ，電感位移傳感器 是光電子技術(shù)的新結(jié)晶，它具有常規(guī)檢測(cè)技術(shù)不可比擬的諸多優(yōu)點(diǎn)，而且能實(shí)現(xiàn) “ 傳 ” 和 “ 感 ” 的合二為一。經(jīng)過(guò)查閱有關(guān)資料和書(shū)籍，我選擇 RCL40油缸用電感直線位移傳感器 。其輸出有二線制、三線制電流， 4線制電壓。 量程： 50～ 1100（ 2021） mm；線性：177。 可以 在自動(dòng) 彎管 控制場(chǎng)合，準(zhǔn)確的測(cè)量一些缺口、間隙的寬度，以進(jìn)行閉環(huán)自動(dòng)控制 ，非常適合對(duì)彎曲油缸的伸長(zhǎng)位移進(jìn)行監(jiān)控。全自動(dòng)液壓數(shù)控二維彎管機(jī)的應(yīng)用大大減少校形的工作量，降低了后續(xù)工序中與之對(duì)應(yīng)裝配的質(zhì)量控制難度，使客車(chē)整體外觀更加平整。所以，弧度管的彎制必須有與之適合的設(shè)備及合理的質(zhì)量控制，這樣才能滿足生產(chǎn)當(dāng)中對(duì)精度和效率的要求。 27 致謝 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)得到了導(dǎo)師岳曉峰教授的悉心指導(dǎo)，同時(shí)還得到了何學(xué)長(zhǎng)的全力幫助。岳老師雖然研究工作非常繁忙，但他對(duì)我的設(shè)計(jì)工作很關(guān)心，每次我設(shè)計(jì)遇到問(wèn)題的時(shí)候，岳老 師都會(huì)耐心的進(jìn)行講解。 還有很多老師和同學(xué)在我的設(shè)計(jì)過(guò)程中給過(guò)我很大幫助，在這里不能一一敘述，在這次設(shè)計(jì)結(jié)束之際，我再一次感謝你們的指導(dǎo)、鼓勵(lì)和幫助，有了你們的細(xì)心教導(dǎo)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才得以順利進(jìn)行！ 28 參考文獻(xiàn) 1 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì) ， 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) . 新版 15 卷 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2 寇尊權(quán) .機(jī)械設(shè) 計(jì)課程設(shè)計(jì) .吉林科學(xué)技術(shù)出版社， 3 唐勁松 .簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) .上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 4 楊黎明 .機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè) .國(guó)防工業(yè)出版社， 5 高春甫、艾學(xué)忠 .微機(jī)測(cè)控技術(shù) .科學(xué)出版社， 6 常文秀 .電工學(xué) II(電子技術(shù) ) .機(jī)械工業(yè)出版社， 7 劉躍南 .機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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