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一些閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用很顯然需要運(yùn)動(dòng)控制器，然而一些人也可以通過(guò)使用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。當(dāng)然，選擇何種控制方式常常難以定論。

當(dāng)你可以使用PLC控制的時(shí)候，為什么還需要花錢(qián)去購(gòu)買(mǎi)一個(gè)專(zhuān)用的電液運(yùn)動(dòng)控制器呢？答案很簡(jiǎn)單。一般來(lái)說(shuō)，考慮的因素包括使用數(shù)量，實(shí)現(xiàn)難度，可用時(shí)間，生產(chǎn)效率，精度要求以及經(jīng)濟(jì)性等。做出何種決定往往是很模糊的。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，我知道哪種類(lèi)型的應(yīng)用可以用PLC，哪種不適用。

對(duì)于大多數(shù)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，成本是的想法。的辦法就是購(gòu)買(mǎi)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。通常都是從的比例控制開(kāi)始，甚至PID控制塊都不需要。這就是目前市面上大多數(shù)的液壓伺服控制的做法，人們接受液壓的培訓(xùn)很多，但也僅限于此。

模擬量的反饋必須轉(zhuǎn)化縮放為位置單位。然而，我很奇怪的是，在一些PLC論壇里，很多的人在咨詢(xún)?nèi)绾伟岩粋€(gè)模擬量轉(zhuǎn)化為毫米或英寸。如果編程的工程師在問(wèn)，很顯然他啥也編不了。對(duì)輸入值比例縮放之后，很簡(jiǎn)單的做法就是，從指令位置減去實(shí)際位置，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(jiǎn)單！

伺服液壓運(yùn)動(dòng)控制：選擇PLC還是運(yùn)動(dòng)控制器？

1. 該仿真顯示了當(dāng)指令位置突然改變100mm時(shí)將會(huì)發(fā)生什么?？刂戚敵鲈?00%飽和，執(zhí)行器突然加速。實(shí)際位置則慢慢的接近100mm的目標(biāo)值。

模擬量控制的PLC設(shè)置

PLC控制的一個(gè)挑戰(zhàn)發(fā)生在液壓缸的指令和實(shí)際位置相差很大的情況，因?yàn)榇藭r(shí)輸出至閥的信號(hào)可能很大。結(jié)果就是液壓缸全速運(yùn)動(dòng)至指令位置。在指令位置的時(shí)候會(huì)發(fā)生什么就取決于增益和負(fù)載大小了。有時(shí)候液壓缸會(huì)平滑減速至指令位置，但是如果負(fù)載很大，也會(huì)產(chǎn)生超調(diào)，并帶有衰減振蕩。

關(guān)于此問(wèn)題可以有多種解決方案。一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法就是限制輸出值為低于100%的某個(gè)值。更好的解決辦法就是準(zhǔn)備一個(gè)目標(biāo)發(fā)生器，從而可以朝著指令位置的的方向增加目標(biāo)值。接著，不是比較指令位置與實(shí)際位置，而是比較實(shí)際位置與下一個(gè)目標(biāo)位置。目標(biāo)位置在當(dāng)前位置開(kāi)始啟動(dòng)，按照期望的速率增加并達(dá)到指令位置。對(duì)于長(zhǎng)行程運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，則可以避免初始運(yùn)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)和沖擊。這種解決方案相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較容易實(shí)施。

舉個(gè)例子，如果兩個(gè)液壓缸跟隨同樣的目標(biāo)位置，其位置同步是相對(duì)容易的。如果兩個(gè)缸所受的負(fù)載一致，目標(biāo)值的跟蹤誤差也應(yīng)該一致，因此它們的實(shí)際位置也會(huì)非常接近。那么，對(duì)于只有比例控制的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，跟蹤誤差是什么呢？

跟蹤誤差公式：

Ef = v/(K ? Kp)

此處:

Ef - 跟蹤誤差，mm,

v - 速度, mm/s,

K - 開(kāi)環(huán)增益,  (mm/s)/%

Kp - 比例增益， %/mm.

2. 該曲線與圖1說(shuō)設(shè)想的方案一樣，只是指令位置只改變10mm。注意的是它們用了同樣的時(shí)間。這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)控制的時(shí)間常數(shù)是5倍。5倍時(shí)間常數(shù)即0.358s。意味著1mm的運(yùn)動(dòng)要花0.358s才能達(dá)到目標(biāo)值的1%。

單位很重要，并需要保持一致。百分比代表控制輸出的百分?jǐn)?shù)?？刂戚敵龅陌俜?jǐn)?shù)可以是 ±10 V, ±20 mA的百分?jǐn)?shù)，或者其它的，只要單位一致就可以。當(dāng)使用PLC的時(shí)候，跟蹤誤差通常情況并沒(méi)有那么重要，液壓缸只需要能夠大體的接近指令位置即可。上面的等式適用于對(duì)跟蹤誤差有限定的應(yīng)用。用戶(hù)可以決定動(dòng)作速度，以滿足應(yīng)用要求。

計(jì)算開(kāi)環(huán)增益需要用到VCCM公式，其計(jì)算了在100%控制輸出時(shí)最大的穩(wěn)態(tài)速度。該公式在相關(guān)論壇已經(jīng)討論過(guò)很多次。(延伸閱讀：VCCM-如果流量計(jì)算不再是Q=A*V？)

比例增益的計(jì)算稍微復(fù)雜一些。你可以嘗試使用試錯(cuò)法，確定一個(gè)可以看起來(lái)可以工作的數(shù)值。如果增益太低，液壓缸響應(yīng)會(huì)很遲緩。如果增益太高，執(zhí)行器會(huì)有振蕩的可能。然而，的增益是可以計(jì)算的：

Kp = 2 ? ζ? ωn ? (9 ? 8 ? ζ2)/(27 ? K)

此處：

Kp - 比例增益，輸入偏差信號(hào)變化的相對(duì)值mm與輸出信號(hào)變化的相對(duì)值之比的百分?jǐn)?shù)表示,

ζ - 阻尼系數(shù)（未知時(shí)假定為0.3333）,

ω - 自然頻率，弧度/s

K - 開(kāi)環(huán)增益