气动包装机械计算机控制与定位方法

刘海鸿

（哈尔滨电气动力装备有限公司，黑龙江 哈尔滨 150040）

1 概述

该体系由于结构非常的简便，而且价位不高，同时它是将空气当成是媒介的，不会干扰到环境，所以在很多的工业活动中都使用。不过因为空气具有非常高的压缩性，而且它的精度不高。这样气动科技就无法得到非常精准的反应，而且无法实现精确的方位掌控活动。所以要尽快的探索出一项非常节省费用，而且反应又很精准的控制体系，以此来确保其合乎各个行业的发展规定。文章具体的探索了“PCM”控制技术。

2 “PCM”控制原理

由图1可见，其控制回路由开关阀U0、、U1、U2组成“PCM”控制阀组，依靠控制三个开关阀的开关组合来控制流量。节流阀开口面积 a0、a1、a2为 a0:a1:a2=1:2:4，如果其三个阀门按照不一样的组合来活动的话，可以得到八类不一样的流量。电脑结合控制量的数值和检测得到的真实数值比对，结合设定的规律，计算输出一组二进制编码控制“PCM”阀组的开启，此时得到不一样的综合区域，进而将阀的流量变动，此时使得气缸可以精准的变化到设定的方位之中。“PCM”控制可采用开关时间较长的低性能阀，代替电-气比例/侍服控制中昂贵的比例阀或侍服阀，以及“PCM”控制中的高速开关阀。

通过图1我们得知，由于1气缸开展活塞活动，此时带动了惯性活动2，传感器3具体的负责分析活塞的具体位置变化。该体系的位移设备是线性光栅传感器，栅距为0.04m，精度为±0.01mm,输出信号是相位差为90°的两路方波信号，无需A/D转换，能有直接的存入到电脑4之中。此时电脑结合位移数值和具体的信号等来开展判断活动，此时生成信号，通过接口板及功率放大器，控制U0～U4的开闭。其中 U0、、U1、U2构成 PCM阀组，阀的节流口有效面积成等比级数，分别调整为0.110165mm2、0.220329mm2、0.440658mm2。对应于000至于111共8个二制控制码，能够得到八类不一样的节流区域，进而得到八类活塞以及相应的速率。

图1 “PCM”控制原理图

图2 PC微机控制系统框图

3 关于电脑体系

本系统采用IBMPC/AT机作为控制器的核心，由IBMPC/AT微型计算机、I/O接口、SGC-2型数显光栅尺、阀门驱动电路，电磁阀和气缸组成。见图2所示。

4 PID调节

4.1 PID算法

PID校正的控制量为：

离散算法可以表示为：

式中，e：位置给定值与测量值的偏差量；en：第 n次采样的偏差量；en-1：第 n-1次采样的偏差量；T：采样周期；T1：积分时间；TD：微分时间；KP：比例系数。通过分析，将其公示描述为如下：

可得：

初值可以取Qn-1=0,en-1=0、算法程序每一步要计算enPn和Qn，其中Qn用于下一步计算Pn。

PD校正的控制量为：

离散算法可以表示为：

初值可以取Rn-1=0，算法程序每步计算 en、pn和 rn，其中 rn用于下一步计算 pn。

4.2 PID算法程序

使用的是扩充临界的措施，整定T、KP、TI和TD值。为了提升精确性，体系中设置门限值Δe。电脑对信息处理之后获取的误差数辨别，假如误差的绝对数大于这个数值的话，就要开展PD措施，目的是为了完善其动态的特性。相反的情况时，使用的是PID控制，以此来确保精确性优秀。

5 结论与设想

5.1 可以使用那些反应速率不是非常快的开关阀门来获取非常好的相应指数，这样能够大大的节省费用，切实的提升了它们的稳定性特征。

5.2 探索得到了以IBM-PC机为关键要素的电脑数字控制体系，它的活动非常的便捷，而且能够开展人机互动，方便对控制数值改动，能够有效的经由软件的编制等，将那些和防卫不一样的指令变化，进而确保活塞可以开展对应的位移活动。

5.3 能够经由先期调节不一样的阀门的流量，变化单位数值，进而合乎不一样尺寸的气缸和不一样的活动区域以及时间等对其设定的规定。

[1]李天贵.气压传动[M].北京：国防工业出版社，1985.

[2]宁舒.气动位移系统的计算机“PCM”控制初探[J].液压与气动，1991（01）：18-22.

[3]路角祥，阮健，陈红.气动技术的发展方面[J].液压与气动，1991（02）：2-3.