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1、在液压机液压系统的比例压力控制中，大多采用比例压力阀进行压力 控制。下面我们以某公司的一台RZU 800型8000 kN快速薄板冲压液 压机为例介绍液压机比例压力控制的 3 种方法。该液压机对系统压力的主要要求为：(1) 压力调节范围为 325 MPa；(2) 在压力调节范围内系统设定值与检测值 (压力传感器输出值 )压力 差小于最大值的 2%(0.5MPa)；(3) 压力稳定时间不大于 2s；(4) 最大超调压力不大于 1 MPa。开环控制系统首先采用开环进行控制，控制原理图见图 1。采用直动式比例压力阀 1作为先导阀控制插装阀2。由PLC直接给比例阀1设定信号，由于 系统本身是非线性的，在
2、从325 MPa进行加压试验时，比例阀的设 定值与实际压力值并不能成比例地对应起来(见图 2)，与理想的线性 直线最大差值达到1.8MPa。另外当油温上升时，液压系统的压力增 加值也非常大，在油温18和39 C进行测定，压力最大增加了 1.2MPa。I比钢乐力阀 播装網试验表明，虽然系统基本无超调，系统稳定时间也符合要求，但设定 值与显示值受系统的非线性和油温的影响，出现很大偏差，无法满足 要求。基于 PID 的闭环控制系统图 3 为采用 PID 控制的闭环控制原理图，在开五控制基础上增加了 PID控制器，同时在PLC软件中把压力传感器的反馈值与设定值K进行求差值运算然后输入PID控制器，PI
3、D控制器的输出控制比例阀。首先设置积分系数K1=0、微分系数KD=O，依次从小到大增加比例系数KP进行试验，用示波器对压力进行检测，结果显示在KP为30时, 系统基本无震荡和无超调，但系统设定压力与实际压力最大差值达到8%。继续增加KP值，系统开始发生震荡。KP=80，设定压力为10 MPa时，系统发生4次震荡才趋于稳定，震荡时间达到2.8 s，而且设定值与实际值最大差距仍然达到I.IMPa。把KP设为20，然后把K，设为4，把 KP 设为 1，设定压力为 10 MPa 进行试验，结果显示系统震荡 加剧，系统经过大约3.2 s后才基本趋于稳定。可见加入积分项和微 分项后，虽然提高了系统的最终压
4、力精度，但系统震荡加剧，达到需 要精度的时间也过长，仍然不能满足液压机对系统的需要。经过多次改变KP、K、KP的参数进行试验，都不能在325 MPa范围 内均达到系统的要求，可见普通PID控制系统很难满足系统的控制要 求，而且参数设定过于依赖现场调试。加入初始信号的 PID 控制图4为加人初始信号的闭环控制系统，在PID闭环控制系统基础上增 加开环输人K和求和计算器PID的输出与开环设定K求和后再输出给 比例阀。此种控制系统很大程度上削弱了 PID的输出，PID的输出只是把开环控制出现的差值进行修正。4!耳首先K按第2.1节开环控制进行取值，同时另K1=0、KD=O、KP=30进行试验，结果在325 MPa 范围内设定值与实际值非常接近，最大差 值只有0.3Mpa，在示波器中测试系统的稳定时间均小于1.8s，系统的超调小于0.5MPa。减少KP值，适当加入积分和微分项，系统精度得到进一步提高，稳定时间更短。由于仅仅使用 PID 中的比例环节就可满足系统的要求，控制就变得非 常简单了，最后在该机床中取消了 PID控制器，把比例环节由PLC来 完成，得到的结果满足系统的需要。对比三种方法可以知道，加入初始信号的闭环控制算法具有控制结构 简单、调试方便、系统稳定、精度高等优点，完全满足该液压机对压 力控制的要求，同时也可推广到对速度、流量等领域的控制。
