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电动缸测控系统的仿真与通信史成城,等
电动缸测控系统的仿真与通信
Simulation and Communication
of Measurement and Control System for Electric Cylinder
史成张定立
(新大学电气工程学院,新疆乌鲁木齐830047)
摘要:为了研究电动缸的性能和控制系统,利用虚拟仪器 Labwindows/CVI设计了电动缸测控系统的仿真软件。通过对电动缸数
学建模,并模拟电动缸伺服驱动器的位置信号,采用增量式PD、步进式PID及专家PD控制算法对控制效果进行仿真。为了使控制
效果达到最佳,采用遗传算法对PD参数进行整定,结合 Matlab/CUI实现在线参数整定,并通过 Polling Queue技术实现数据的通信
仿真结果表明,该仿真软件达到了较好的控制效果
关鍵词:虚拟仪器PID控制 Matlab遗传算法伺服电机
中图分类号:TP391+.7
文献标志码:A
Abstract: In order to study the performance and control system of electric cylinder, the simulation software for measurement and control system
of electric cylinder is designed by adopting virtual instrument Lab Windows/. Through establishing the mathematical model of electric
cylinder and simulating the position signal of the servo driver of eleetric cylinder, the simulation of control effect is conducted by using
incremen al PID conrol al or t hm stepping PID control algorithm and expe PID. To achieve the optimal control effect, the PID parameters are
tuned online with genetic algorithm combining Matlab/GUI. The data communication is implemented via Polling Queue technology. The result of
simulation indicates that the simulation software reaches better control effect
Keywords: Virtual instrument PID control Matlab Genetic algorithm Servo motor
0引言
本文将现代化的微机仿真技术和传统的电动传统
理论相结合,利用C语言编程实现先进的PD算法,并
电动缸是集伺服电机与丝杠于一体的模块化产结合电动缸的数学模型,采用[ abwindows/CV软件,
品,是一种提供直线运动及推力的执行元件。其工作设计开发了一款电动缸测控仿真软件。该软件具有定
原理是将电机的旋转运动通过丝杠转变为推杆的直线位时间短稳定精度高等特点,增强了控制系统的灵活
往返运动,并通过推杆带动负载,利用伺服电机的控制性。仿真结果表明,该软件达到了较好的控制效果。
特性,实现对推力、速度和位置的精密控制。
在将电动缸作为执行机构的控制系统中,电动缸查1电动缸数学建模
接由伺服驱动器控制,不再需要油、气等中间媒介传递
电动缸一般由电机、同步传送带、丝杆和缸体等构
动力,在性能上避免了受环境温度、易污染的液压阀和成,电动缸通过丝杆将电机的旋转运动转换为推杆的直
流体介质等因素影响。同时,省去了复杂的油泵、管路、线运动。如果将电动缸视为由电机和负载两者的等效传
冷却系统以及其他附属设施,减少了设施投入与设备维动部件所组成的系统,则电动缸等效模型如图1所示。
护。电动缸具有控制性能优越、安装调试方便、维护简
单等优点,所以被广泛应用于军事设备、工业以及医疗
等场合。目前,国内对电动缸的研究仍处于一个初级阶
(J
段。研究电动缸的性能、测试和控制系统,既符合当前
国内电动缸行业的发展需要,又可以为电动缸的进一步
图1电动缸等效模型示意图
研究提供理论参考,同时也可以为电动缸企业提供相关
Fig. 1 The equivalent model of electric cylinder
的技术支持,具有一定的现实意义和经济价值。
电动缸的传递函数为:
修政稿收到日期:2012-08-18。
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第一作者史成城(1987-),男,现为新大学自动化专业在读硕士研
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究生;主要从事智能控制方面的研究。
其中
《自动化仪表》第34卷第7期2013年7月
万方数据