模糊PID在液壓機位置控制系統中的應用

底亞超

摘 要：隨著我國經濟水平的提高，科學技術領域也得到了顯著的發展，我國開始將更多的注意力轉向科學技術的創新和進步，促進我國科學技術能力進一步得到增強。由科學技術創造出來的產品設備可應用到各個行業之中，提高行業內部的實力的水平。液壓機位置控制系統與其運行是否可靠二者具有密切的聯系，因此必須認真處理液壓機位置控制系統這一環節，從而保證液壓機的正常運轉，基于模糊PID的各項優勢，有效應用到液壓機位置控制系統之中，有利于提高液壓機的有效性，促進其發展。本文旨在分析模糊PID在液壓機位置控制系統中的應用，從而為進一步發展液壓機功能做好準備。

關鍵詞：模糊PID；液壓機；位置控制系統

1 模糊PID

所謂模糊PID，就是指PID算法與模糊控制理論相結合的一種控制型理論。PID模糊控制的主要任務在于找出PID的3個參數與誤差和誤差變化率之間的模糊關系，并在運行過程中不斷檢測誤差和誤差變化率，最后根據已經確定的模糊控制規則進而對這三個參數進行在線調整，從而滿足不同誤差和誤差變化率對三個參數的不同要求。

模糊控制的魅力在于其小規模的微型控制器，這一優勢與常規的PID要求相比，具備較少的計算冪和更少的操作存儲量，更加簡單，易于理解。模糊控制的基本形式可以對人工控制過程進行模擬，人工調整應用于加熱成分的冪，在這整個過程中，都是由系統的物理或者是化學性質決定的。無論處在什么情況下，模糊控制都是以同樣的過程變量狀態保持正常運行。PID算法與模糊控制二者的巧妙結合，有利于促進系統的進一步更新，實現良好的運行狀態。

2 模糊PID在液壓機位置控制系統中的應用

2.1 液壓機位置控制系統

液壓機一般由主機（本機）、動力系統以及液壓控制系統3部分組成，是一種利用液體靜壓力實現金屬、塑料、橡膠、木材以及粉末等原材料的加工，制成機械的設備。液壓機的原理是根據帕斯卡定律制成的液體壓強傳動的機械，液壓機的種類多樣，應用廣泛，是我國現代化建設中重要的應用設備。

液壓機可進一步增強機器工作的靈活程度，保證機器安全性能的提高，促進壽命的延長，并防止機器出現泄漏的情況。液壓機自身具有減輕重量、減輕零件數量和模具數量、提高剛度和強度以及降低生產成本等技術優勢和經濟優勢，在我國的工業領域中具有不可替代的顯著作用。

液壓機位置控制系統具有高精度、大滯后以及大慣性等特點，處于較為復雜的環境之下，保證其合理性具有一定的難度，需要找出正確的方式實現液壓機的運行機制。液壓機的位置控制系統主要由兩部分構成：主動平衡系統和被動平衡系統。

主動平衡系統的組成部分為五驅動柱塞缸、兩回程柱塞缸以及電液控制回路等設備，五驅動柱塞缸應當固定在液壓機的上橫梁上，而兩回程柱塞缸則應當固定在下橫梁的位置。通過一定的設備設置，可實現上行、下行、加載以及保壓等具體動作。光柵尺可向外圍四驅動缸提供位移的反饋結果，每當出現一定的偏差，光柵尺就會進行綜合處理，及時調整部分環節，保證其正常運行。比例流量閥數學模型主要是通過壓差補償的原理，根據定差減壓閥和比例節流閥串聯從而得到結果的一種工作原理。

2.2 模糊PID的具體應用

根據模糊PID技術的優勢和特點，設計出了模糊PID參數的自整定控制算法，從而實現了液壓機位置控制系統的有效控制，確保橫梁的活動位置偏差在一個適當范圍內進行，極大提高了液壓機位置控制系統的智能化程度，在實際應用中更凸顯其效果。

2.2.1 分析模糊PID的控制算法

大型模鍛型液壓機自身所具有的特點，使傳統的PID算法處理起來具有一定的難度，無法承擔起不同工藝的不同承載控制要求，且處理時間較長，處理效果較差，極易導致過程出現錯誤，引發重大問題。為進一步提高液壓機位置系統的有效控制，必須根據實際情況予以調整。可采用模糊理論的相關內容，對系統工作狀態中的PID參數進行在線自定義調整，進一步提高控制效果。

控制系統結構主要由參數PID調整和模糊控制器兩部分構成，通過參數PID結構實現對比例流量閥閥芯的有效控制，通過模糊控制器則實現對PID三個參數的自動校正。對于模糊PID控制系統的設計，主要采用的是二輸入三輸出的原則，從而準確找出PID三個參數和誤差、誤差變化率之間的模糊性關系，并在認識過程中予以修正，實現模糊對象良好的動靜態效果。

2.2.2 分析模糊PID控制算法設計的實現

SIEMENSS7-300PLC中的編程系統Step7為其提供了更為豐富全面的功能狀態，從而進一步實現了模糊控制算法的便利性能。利用Step7實施的PID控制算法可有效解決模糊查詢表中出現的查詢問題，但切記不可通過查詢過程運算量大導致運算速度的減慢。

對于模糊控制器程度的設計，應當在主循環程序模塊中實現對其功能以及功能塊的調整或者是信號和數據資料的傳遞。在模糊控制算法過程中模糊控制算法表的查詢內容是程序設計的重要組成部分。

2.2.3 分析模糊PID控制算法設計在實際中的應用

液壓機位置控制系統可采用I-MATICS7-300PLC與IPC-610工業控制機二者相結合的計算機控制結構，從而實現數據存儲與管理的目的。

3 結語

綜上所述，液壓機位置控制系統在液壓機使用過程中占有十分重要的地位，關系到我國社會主義的發展。模糊PID自身所具有的優勢可使液壓機位置控制系統發揮其應有的價值，進一步提高液壓機的使用效率和質量，促進我國液壓機良好的使用效果，從而加快我國工業化的步伐，增強我國綜合實力。

參考文獻

[1]黃明輝，熊歡歡，趙嘯林，等.模糊PID在液壓機位置控制系統中的應用[J].控制工程，2011，（1）：14-17，21.

[2]吳士鵬，徐蕾，俞建衛.模糊PID在CNC粉末液壓機控制系統中的應用研究[J].組合機床與自動化加工技術，2013，（12）：60-63，67.

（作者單位：大連東方舟工業裝備有限公司）