模糊PID在液压机位置控制系统中的应用

底亚超

摘 要：随着我国经济水平的提高，科学技术领域也得到了显著的发展，我国开始将更多的注意力转向科学技术的创新和进步，促进我国科学技术能力进一步得到增强。由科学技术创造出来的产品设备可应用到各个行业之中，提高行业内部的实力的水平。液压机位置控制系统与其运行是否可靠二者具有密切的联系，因此必须认真处理液压机位置控制系统这一环节，从而保证液压机的正常运转，基于模糊PID的各项优势，有效应用到液压机位置控制系统之中，有利于提高液压机的有效性，促进其发展。本文旨在分析模糊PID在液压机位置控制系统中的应用，从而为进一步发展液压机功能做好准备。

关键词：模糊PID；液压机；位置控制系统

1 模糊PID

所谓模糊PID，就是指PID算法与模糊控制理论相结合的一种控制型理论。PID模糊控制的主要任务在于找出PID的3个参数与误差和误差变化率之间的模糊关系，并在运行过程中不断检测误差和误差变化率，最后根据已经确定的模糊控制规则进而对这三个参数进行在线调整，从而满足不同误差和误差变化率对三个参数的不同要求。

模糊控制的魅力在于其小规模的微型控制器，这一优势与常规的PID要求相比，具备较少的计算幂和更少的操作存储量，更加简单，易于理解。模糊控制的基本形式可以对人工控制过程进行模拟，人工调整应用于加热成分的幂，在这整个过程中，都是由系统的物理或者是化学性质决定的。无论处在什么情况下，模糊控制都是以同样的过程变量状态保持正常运行。PID算法与模糊控制二者的巧妙结合，有利于促进系统的进一步更新，实现良好的运行状态。

2 模糊PID在液压机位置控制系统中的应用

2.1 液压机位置控制系统

液压机一般由主机（本机）、动力系统以及液压控制系统3部分组成，是一种利用液体静压力实现金属、塑料、橡胶、木材以及粉末等原材料的加工，制成机械的设备。液压机的原理是根据帕斯卡定律制成的液体压强传动的机械，液压机的种类多样，应用广泛，是我国现代化建设中重要的应用设备。

液压机可进一步增强机器工作的灵活程度，保证机器安全性能的提高，促进寿命的延长，并防止机器出现泄漏的情况。液压机自身具有减轻重量、减轻零件数量和模具数量、提高刚度和强度以及降低生产成本等技术优势和经济优势，在我国的工业领域中具有不可替代的显著作用。

液压机位置控制系统具有高精度、大滞后以及大惯性等特点，处于较为复杂的环境之下，保证其合理性具有一定的难度，需要找出正确的方式实现液压机的运行机制。液压机的位置控制系统主要由两部分构成：主动平衡系统和被动平衡系统。

主动平衡系统的组成部分为五驱动柱塞缸、两回程柱塞缸以及电液控制回路等设备，五驱动柱塞缸应当固定在液压机的上横梁上，而两回程柱塞缸则应当固定在下横梁的位置。通过一定的设备设置，可实现上行、下行、加载以及保压等具体动作。光栅尺可向外围四驱动缸提供位移的反馈结果，每当出现一定的偏差，光栅尺就会进行综合处理，及时调整部分环节，保证其正常运行。比例流量阀数学模型主要是通过压差补偿的原理，根据定差减压阀和比例节流阀串联从而得到结果的一种工作原理。

2.2 模糊PID的具体应用

根据模糊PID技术的优势和特点，设计出了模糊PID参数的自整定控制算法，从而实现了液压机位置控制系统的有效控制，确保横梁的活动位置偏差在一个适当范围内进行，极大提高了液压机位置控制系统的智能化程度，在实际应用中更凸显其效果。

2.2.1 分析模糊PID的控制算法

大型模锻型液压机自身所具有的特点，使传统的PID算法处理起来具有一定的难度，无法承担起不同工艺的不同承载控制要求，且处理时间较长，处理效果较差，极易导致过程出现错误，引发重大问题。为进一步提高液压机位置系统的有效控制，必须根据实际情况予以调整。可采用模糊理论的相关内容，对系统工作状态中的PID参数进行在线自定义调整，进一步提高控制效果。

控制系统结构主要由参数PID调整和模糊控制器两部分构成，通过参数PID结构实现对比例流量阀阀芯的有效控制，通过模糊控制器则实现对PID三个参数的自动校正。对于模糊PID控制系统的设计，主要采用的是二输入三输出的原则，从而准确找出PID三个参数和误差、误差变化率之间的模糊性关系，并在认识过程中予以修正，实现模糊对象良好的动静态效果。

2.2.2 分析模糊PID控制算法设计的实现

SIEMENSS7-300PLC中的编程系统Step7为其提供了更为丰富全面的功能状态，从而进一步实现了模糊控制算法的便利性能。利用Step7实施的PID控制算法可有效解决模糊查询表中出现的查询问题，但切记不可通过查询过程运算量大导致运算速度的减慢。

对于模糊控制器程度的设计，应当在主循环程序模块中实现对其功能以及功能块的调整或者是信号和数据资料的传递。在模糊控制算法过程中模糊控制算法表的查询内容是程序设计的重要组成部分。

2.2.3 分析模糊PID控制算法设计在实际中的应用

液压机位置控制系统可采用I-MATICS7-300PLC与IPC-610工业控制机二者相结合的计算机控制结构，从而实现数据存储与管理的目的。

3 结语

综上所述，液压机位置控制系统在液压机使用过程中占有十分重要的地位，关系到我国社会主义的发展。模糊PID自身所具有的优势可使液压机位置控制系统发挥其应有的价值，进一步提高液压机的使用效率和质量，促进我国液压机良好的使用效果，从而加快我国工业化的步伐，增强我国综合实力。

参考文献

[1]黄明辉，熊欢欢，赵啸林，等.模糊PID在液压机位置控制系统中的应用[J].控制工程，2011，（1）：14-17，21.

[2]吴士鹏，徐蕾，俞建卫.模糊PID在CNC粉末液压机控制系统中的应用研究[J].组合机床与自动化加工技术，2013，（12）：60-63，67.

（作者单位：大连东方舟工业装备有限公司）