LabVIEW對電液伺服系統(tǒng)的在線控制和仿真.pdf

1、電液位置伺服控制系統(tǒng)作為控制領域的一個重要組成部分，具有功率大、響應快、精度高、信號處理靈活、易于實現(xiàn)各種參量的反饋等特點，在工業(yè)領域得到廣泛應用。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，控制對象的環(huán)境越來越復雜，對控制的要求也越來越高，因此，對各種控制方法和策略的研究也越來越多，但由于傳統(tǒng)電液伺服系統(tǒng)的控制方法已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代控制的要求，特別是計算機控制技術發(fā)展以來，更是如此。雖然隨著可編程控制器(以下簡稱PLC)大量的進入控制領域，給自動控制帶來了一大

2、進步，但PLC的內(nèi)存有限、計算能力有限，雖然可以應用PLC自帶的PID子程序進行閉環(huán)控制，但對于負載干擾比較強，而比例(P)、積分(I)、微分(D)三者之間的配合又有一定的限制，難以達到比較好的效果，如果應用復雜的智能控制，則因內(nèi)存和計算能力的有限，有些束手無策。在現(xiàn)代控制中，引入計算機控制系統(tǒng)以后，整個控制系統(tǒng)的模式，由傳統(tǒng)的線性控制發(fā)展到了現(xiàn)代的離散控制，即通常所說的采樣控制系統(tǒng)，則以上問題起碼有一個相對要好得多的解決方法。

3、　　 和傳統(tǒng)的線性控制(連續(xù)性控制)比較，數(shù)字控制由于是采用程序控制，所以控制策略的改變比較方便；在線性控制系統(tǒng)中，控制器的精度由元件的精度決定，達到10-3已經(jīng)很不容易，數(shù)字控制由字長決定，從理論上講，可以達到相當高的程度，實際中可以根據(jù)需要的精度決定字長；在線性控制系統(tǒng)中，控制器的穩(wěn)定性，依賴于所選擇元件的穩(wěn)定性，在數(shù)字計算機中，用“0”、“1”的組合表示數(shù)字量，因此穩(wěn)定性要好得多；計算機控制還可以實現(xiàn)軟件的復用以及對系統(tǒng)輸出通道

4、進行分時控制等功能，比較而言，計算機系統(tǒng)確實具有相當大的優(yōu)勢。
　　 采樣控制系統(tǒng)需要強大的上位機的計算能力的支持，應用上位計算機不但需要掌握控制所需要的各種計算機語言，還必須學習各種接口、通訊等方面的知識，這給從事控制行業(yè)的科技工作者帶來巨大的壓力。而現(xiàn)代新開發(fā)的LabVIEW(LaboratoryVirtual Instrument Engineering Workbench)是一種用圖表代替文本行創(chuàng)建應用程序的圖形化編程語

5、言。傳統(tǒng)文本編程語言根據(jù)語句和命令的先后順序決定程序的執(zhí)行順序，而LabVIEW采用數(shù)據(jù)流的編程方式，程序框圖中節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流走向決定了程序的執(zhí)行順序。它用圖表表示函數(shù)，用連線表示數(shù)據(jù)流走向。LabVIEW程序被稱為VI(Virtual Instrument)，即虛擬儀器，LabVIEW的核心概念是“軟件即是儀器”。它將軟件和各種不同的測量儀器硬件及計算機集成在一起，建立虛擬儀器系統(tǒng)，以形成用戶自定義的解決方案。由于LabVIEW本身

6、具有強大的程序結構和字符串、數(shù)組、簇和矩陣運算能力，還提供了豐富的線性代數(shù)運算函數(shù)，使進行高級智能控制成為可能。
　　 本文在提出傳統(tǒng)電液伺服系統(tǒng)的基本模型和控制方式后，在YYSTC-O01液壓實驗臺上搭建并運行了電液伺服系統(tǒng)，建立了系統(tǒng)的數(shù)學模型，計算相關參數(shù)，進行了系統(tǒng)仿真，并對參數(shù)進行修正。其次，分析了數(shù)字控制的基本方法，提出基于PLC的電液位置伺服控制系統(tǒng)的控制方案，分析其優(yōu)缺點，搭建了基于虛擬儀器技術的電液位置伺服控制

7、系統(tǒng)模型框架，并利用LabVIEW進行了在線控制。再次，在基于虛擬儀器的電液位置伺服控制系統(tǒng)中加入了PID控制算法。進行位置控制實驗，通過實驗獲取了數(shù)據(jù)并與傳統(tǒng)的電液伺服系統(tǒng)、基于PLC的系統(tǒng)進行了比較。比較實驗結果表明，利用虛擬儀器對系統(tǒng)進行控制，能達到PLC的控制效果，在控制實時性上有所改進。
　　 本系統(tǒng)的用戶操作界面以及整個系統(tǒng)的控制程序，包括數(shù)據(jù)采集，I/O控制，模擬量輸出控制，PID算法等實現(xiàn)，全部利用虛擬儀器開發(fā)環(huán)

8、境LabVIEW軟件實現(xiàn)，軟件是整個系統(tǒng)的核心部分，數(shù)據(jù)板卡使用NI6008，負責信號的輸入和輸出。整個系統(tǒng)在工作時，將必要的數(shù)據(jù)存入了Access數(shù)據(jù)庫，為事后的數(shù)據(jù)分析提供了數(shù)據(jù)源，通過實驗測試，表明整個系統(tǒng)工作正常，效果較好。
　　 本課題表明LabVIEW在電液伺服系統(tǒng)中是可以應用的，同時該系統(tǒng)在控制的實時性和快速性上也得到了一定的改善和提高。本課題主要為電液伺服系統(tǒng)的研究搭建了新的應用研究平臺，在這個平臺上，基于虛擬儀