一种基于PID速度补偿的重型升降装置爬行控制方法

技术领域

本发明涉及液压油缸控制技术领域，特别涉及一种基于PID速度补偿的重型升降装置爬行控制方法。

背景技术

目前，在液压工程机械或大型液压设备上，通常重型液压升降平台系统工作过程中，存在振动爬行的现象。振动爬行是指，通常将机械学，在滑动摩擦副中从动件在运动过程条件下产生的周期性时停时走或时慢时快，且出现明显跳动的运动现象。该现象严重影响了液压工程机械设备各项正常性能指标和设备运行安全，甚至会造成工程项目的重大经济损失。在工程项目中，造成该种现象在系统运行中存在原因主要有以下三点：一类是由油缸本身所选取的支撑环、密封，使油缸运行过程的静摩擦力差较大；二类是因油缸油液体积较大，造成液压刚度较小；三类机械结构间的配合间隙较大，造成油缸偏载力较大。PID控制是是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。通过测量关键的是被控变量的实际值，与期望值相比较，用这个偏差来纠正系统的响应，执行调节控制。针对重型液压升降平台系统工作存在的该问题，通过实际各类项目分析振动爬行提出一种基于复合式PID补偿控制策略。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种解决重型液压系统因自身机械结构缺陷和运行过程中速度变化过大，所导致的爬行问题的基于PID速度补偿的重型升降装置爬行控制方法。

具体技术方案如下：一种基于PID速度补偿的重型升降装置爬行控制方法，包括以下步骤：S1：通过实时数据采样将所采样的信号值与参考信号值作差得被控误差值；S2：误差值由比例积分控制环实时调节，同时由比例微分环补偿；S3：输出负载所需控制信号，实现对负载的动态调节。

作为优选方案，步骤S2中采用的复合式PID控制补偿传递函数为：

作为优选方案，重型升降装置具有三级油缸。

作为优选方案，第一级油缸至第三级油缸比例K

作为优选方案，第一级油缸的积分I为25，第二级油缸的积分I为40，第三级油缸的积分I为60。

作为优选方案，第一级油缸至第三级油缸比例K

作为优选方案，第一级油缸的微分D为0.01，第二级油缸的微分D为0.008，第三级油缸的微分D为0.0049。

本发明的技术效果：本发明的一种基于PID速度补偿的重型升降装置爬行控制方法通过在线优化控制算法，对负载速度实时控制补偿，从而调节补偿负载运行中的频率振动，以此缓解负载升降过程的爬行现象。

附图说明

图1是本发明实施例的复合式PID控制补偿原理图。

图2是本发明实施例的一级油缸补偿前的波形图。

图3是本发明实施例的一级油缸补偿后的波形图。

图4是本发明实施例的二级油缸补偿前的波形图。

图5是本发明实施例的二级油缸补偿后的波形图。

图6是本发明实施例的三级油缸补偿前的波形图。

图7是本发明实施例的三级油缸补偿后的波形图。

具体实施方式

下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。

如图1至图7所示，本实施例的一种基于PID速度补偿的重型升降装置爬行控制方法，包括以下步骤：S1：通过实时数据采样将所采样的信号值与参考信号值作差得被控误差值；S2：误差值由比例积分控制环实时调节，同时由比例微分环补偿；S3：输出负载所需控制信号，实现对负载的动态调节。通过上述技术方案，在系统工作中通过在线优化控制算法，对负载速度实时控制补偿，从而调节补偿负载运行中的频率振动，以此缓解负载升降过程的爬行现象。

本实施例中，步骤S2中采用的复合式PID控制补偿传递函数为：

本实施例的重型升降装置具有三级油缸。第一级油缸至第三级油缸比例K

该补偿控制系统跟踪性能良好、稳态性能较好，良好的解决了系统运行过程中的爬行问题。

具体工程数据分析如下：

根据图2和图3所示，据第一级油缸运行实时数据波形分析，在复合式PID控制补偿前负载稳态运行过程中速度参数变化峰值为500，加速度参数变化峰值为200，压力波形波动明显；控制补偿后负载稳态运行过程中速度参数变化峰值为200，加速度参数变化峰值为50，压力波形趋于平滑。

根据图4至图7所示，据第二级油缸运行实时数据波形分析，在复合式PID控制补偿前负载稳态运行过程中速度参数变化峰值为800，加速度参数变化峰值为500，压力波形波动明显；控制补偿后负载稳态运行过程中速度参数变化峰值为300，加速度参数变化峰值为150，压力波形趋于平滑。第三级油缸运行实时数据波形分析，在复合式PID控制补偿前负载稳态运行过程中速度参数变化峰值为1750，加速度参数变化峰值为600，压力波形波动明显；控制补偿后负载稳态运行过程中速度参数变化峰值为150，加速度参数变化峰值为200，压力波形趋于平滑。

由以上平台实际运行数据分析可得，闭环补偿控制速度后，系统内油缸速度和加速度变化明显降低，速度和加速度波形曲线平滑，实际速度值更趋于设定理论值，且补偿后系统运行过程中压力变化也明显降低，波形曲线平滑。即通过纯闭环补偿速度控制策略，基本解决重型液压系统因自身机械结构缺陷和运行过程中速度变化过大，所导致的爬行问题，系统运行至今充分验证所提控制策略的可行性、合理性、稳定性。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。