液壓伺服機構適應性控制之研究

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1、技術學刊第二十五卷第一期民國九十九年13JournalofTechnology,Vol.25,No.1,pp.13-21(2010)液壓伺服機構適應性控制之研究魏榮輝陸志益王永建崑山科技大學機械工程系摘要本文首先應用適應性模式追蹤控制理論於液壓伺服機構的定位控制，再而將數位式適應性模式追蹤PID控制器以Delphi6.0程式實現於個人電腦。本文以模擬與實驗方式探討PID控制器在具有與無適應性模式追蹤效應時的定位性能，顯現適應性模式追蹤控制效應確實可改善PID控制器的定位性能。關鍵詞：模式追蹤控制器，PID控制，伺服機構。ADAPTIVEM

2、ODEL-FOLLOWINGCONTROLOFTHEHYDRAULICSERVOMECHANISMJong-HweiWeiJin-ILuYung-JianWangDepartmentofMechanicalEngineeringKunShanUniversityYung-Kang,Taiwan71003,R.O.C.KeyWords:model-followingcontrol,PIDcontrol,servomechanism.ABSTRACTInthispaper,theadaptivemodel-followingcontrolth

3、eory,appliedtopositioncontrolofahydraulicservomechanismisfirstpresented.Second,adigitaladaptivemodel-followingPIDcontrollerisimplementedonaPC-basedcomputerwithDelphi6.0software.Thesimulatedandexperi-mentalresultsshowtheperformanceofthePIDcontrollerwithandwithouttheadaptiv

4、emodel-followingcontroleffects.Themodelshowingfollow-ingeffectsonpositioncontrolshowsthattheperformanceofthePIDcontrollercanbeimprovedbyasuitableadaptationsignal.用Delphi程式把所要求的位置，利用D/A轉換器輸出電壓一、前言驅動液壓缸，並利用電位尺回饋液壓缸伸長量，再利用A/D當液壓伺服控制系統首先出現在工業界時，即被應用轉換為數位信號，回傳至電腦中形成閉迴路系統，在控制於多

5、種精密產業之系統上，例如塑膠機械、工具機、汽車過程中加入數位PID控制法則，使其能更加快速精確的達與材料試驗機等[1]。而其數位化則是現今產業的主流，目到所要求的目的。在傳統數位伺服控制器方面，限於硬體前的產業對控制的精確度要求越來越高，尤其是電子產及理論過於複雜，常以線性化的數學模式來設計定增益的業，目前大部分是以μm為單位，甚至是以奈米為單位來控制器，如PID控制器。而液壓伺服機構在實際的操作上，開發生產產品，這並不是人力所能達到的，所以，就必須大都是使用在變動的負荷條件下，而液壓伺服機構本身之仰賴電腦控制。如同其他技術一般，有越來越

6、多液壓伺服非線性程度又相當嚴重，諸如液壓系統本身之流量－壓力控制之應用已由數位技術取代過去所使用的類比技術。的非線性特性等。因此，要以單純之定增益及線性化的設本文的重點在使用個人電腦裝上AD/DA介面卡，利計方法控制液壓伺服機構，有時無法達到所要之目標。為14技術學刊第二十五卷第一期民國九十九年PCA/DD/AA/DD/AD/OM圖1液壓伺服控制系統架構圖圖3液壓伺服機構功能方塊圖外界負荷擾動使系統性能發生變化時，仍能利用適應性調整機構使受控系統追蹤參考模式(Model)[3,4]。利用模式追蹤控制(Landau,Popov等)方法，雖已

7、見諸各期刊或研討會不少論文內，本文主要以參考文獻[3]所選定之液壓伺服機構的參考模式為設計基準，配合軟體建立各軸之適應性模式追蹤控制器，以Matlab/Simulink改善液壓伺服機構閉迴路控制之性能，其目的希望液壓伺服機構在外在負荷變動時，可以利用適應性控制法則使液壓伺服機構追蹤參考模式，令液壓伺服機構獲得精確且快速穩定之反應。本文首先介紹液壓伺服機構的數位控制系統，再配合Matlab/Simulink軟體模擬液壓伺服機構液壓缸位置運動軌跡，找出該液壓伺服機構之參考模式，規劃控制對象之理想閉迴路控制系統，以達到需求的性能，本文並將以實驗

8、方式驗證此模擬結果。圖2液壓伺服機構實體圖二、數位伺服控制系統設計了解決液壓伺服機構的非線性問題並獲得高的操作性能，本文所設計之液壓伺服驅動控制模擬機構，主要是由設計一個能適應系統參數變化及負