CN105329613B - 悬挂式伸缩皮带调平控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种悬挂式伸缩皮带调平控制装置，包括平衡块、倾角传感器、液压执行机构、电气控制柜，平衡块连接液压执行机构，液压执行机构连接电气控制柜，倾角传感器连接电气控制柜，所述倾角传感器用于检测悬挂式伸缩皮带的水平倾角值。本发明一种悬挂式伸缩皮带调平控制装置，直接用倾角传感器检测悬挂伸缩皮带的水平倾角值，运用模糊PID控制方法进行悬挂式伸缩皮带的平衡控制，不仅直观便捷，而且具有鲁棒性强、精度高、调节速度快、超调量小等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种调平控制装置，特别是悬挂式伸缩皮带调平控制装置。
背景技术
常态混凝土浇筑工程因仓内钢筋密布，汽车无法进入仓内参与混凝土布料。为增大混凝土布料覆盖范围、提高混凝土施工效率，悬挂式伸缩混凝土布料皮带机应运而生。悬挂式伸缩布料皮带的平衡采用移动平衡块的方式进行调节，对悬挂点两侧力矩的精确平衡控制事关设备的安全运行，重要程度不言而喻。目前存在的移动平衡块调平系统多采用同时检测悬挂点或支撑点两侧的力、力矩，再通过计算后应用常规PID(比例、积分、微分)控制或其他控制方式达到调平的目的。这些方法的缺点是检测设备多、计算量大，进而引起控制实时性差、控制系统动态特性差。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种悬挂式伸缩皮带调平控制装置，该装置通过倾角传感器直接检测伸缩皮带的水平倾角值，并运用模糊PID控制方法实现悬挂式伸缩皮带的平衡控制，确保悬挂式伸缩皮带安全运行，装置具有鲁棒性强、精度高、调节速度快、超调量小等优点。
本发明所采用的具体技术方案是：
提供一种悬挂式伸缩皮带调平控制装置，包括平衡块、倾角传感器、液压执行机构、电气控制柜，平衡块连接液压执行机构，液压执行机构连接电气控制柜，倾角传感器安装于伸缩皮带桁架上，通过导线与电气控制柜相连。
所述液压执行机构包括液压油缸、电液换向阀、液压站、油管，电液换向阀安装在液压站上，其输出端通过油管与液压油缸相连，液压油缸活塞杆与平衡块相连。
所述液压站除安装有电液换向阀外，还集成了油泵、节流阀、溢流阀、压力表、油箱等。
所述电气控制柜设有PLC控制器，该控制器内部通过软件搭建有模糊控制器、PID控制器，该PLC控制器与倾角传感器和电液换向阀相连。。
一种悬挂式伸缩皮带调平控制方法，通过倾角传感器检测悬挂式伸缩皮带的水平倾角值，控制器以悬挂式伸缩皮带的实际倾角值与给定倾角值的误差e和误差变化率ec作为模糊控制器的输入参量，按照有利改善常规PID控制器性能的原则，经过模糊运算，对后级PID控制器的比例P、积分I和微分D系数进行微调，PID控制器的输出量作用于正向或者反向电磁阀，通过控制电磁阀导通和截止的时间，进而通过液压油缸驱动平衡块移动，从而使得悬挂式伸缩皮带趋于平衡。具体调节过程如下：
当可伸缩皮带向外伸出或向内收缩时，整个皮带系统将以悬挂机构为支点逆时针旋转或顺时针旋转，这时倾角传感器检测到整个皮带的倾角值为负值或为正值，电气控制柜感知这一变化后，其内的PLC控制器与“0”值比较，计算出误差值e和误差变化率ec，模糊控制器再根据e和ec，查模糊规则表，给出一组调整数据⊿p、⊿i、⊿d，PID控制器再据此调整P、I、D值，并输出一定占空比的脉宽信号，液压执行机构的相应电液换向阀接收该脉宽信号后，按一定占空比接通或截止，通过油泵送出的压力油经过节流阀进入液压油缸的左边腔或右边腔，同时液压油缸右边腔或左边腔的油经节流阀、电液换向阀回到油箱，压力油推动液压油缸的活塞杆向右或向左移动，进而推动平衡块向右或向左移动，并最终使整个伸缩皮带趋于平衡。
本发明一种悬挂式伸缩皮带调平控制装置，技术效果如下：
1)、将模糊PID控制器用于悬挂式伸缩皮带的平衡控制，装置具有鲁棒性强、精度高、调节速度快、超调量小等优点。
2)、直接运用传感器检测悬挂式伸缩皮带的倾角值，可以直观地表征伸缩皮带的不平衡度，避免了传统方法中繁琐的受力和位移检测、力矩计算等，在减小工作量的同时，系统的实时性大大提高。
附图说明
图1是本发明的控制系统结构框图。
图2是本发明的液压部分原理图。
图3是本发明的悬挂式伸缩皮带结构组成示意图。
图中，1-平衡块，2-倾角传感器，3-液压执行机构，4-电气控制柜，5-液压油缸，6-电液换向阀，7-液压站，8-油管，9-模糊控制器，10-PID控制器，11-油泵，12-节流阀，13-溢流阀，14-压力表，15-油箱，16-伸缩皮带机可移动桁架，17-伸缩皮带机固定桁架，18-悬挂机构。
具体实施方式
如图1～图3所示，悬挂式伸缩皮带调平控制装置，包括平衡块1、倾角传感器2、液压执行机构3、电气控制柜4，平衡块1连接液压执行机构3，液压执行机构3连接电气控制柜4，倾角传感器2安装于桁架17上，并通过导线与电气控制柜4相连，所述倾角传感器2用于检测悬挂式伸缩皮带的水平倾角值。
所述液压执行机构3包括液压油缸5、电液换向阀6、液压站7、油管8；电液换向阀6安装于液压站7上，其出口通过油管8与液压油缸5相连，液压油缸5的活塞杆连接平衡块1。
所述液压站7除安装有电液换向阀6外，还集成了油泵11、节流阀12、溢流阀13、压力表14、油箱15等。
所述电气控制柜4设有PLC控制器，该控制器内部通过软件搭建有模糊控制器9、PID控制器10，该PLC控制器通过导线与倾角传感器2和电液换向阀6相连。
悬挂式伸缩皮带调平控制装置，通过倾角传感器2检测悬挂式伸缩皮带的水平倾角值(不平衡度)，该装置的控制器按照模糊PID控制规律控制液压装置的正向及反向电磁阀，进而驱动液压油缸5，带动平衡块1移动，最终保持悬挂式伸缩布料皮带的平衡。
具体来说，控制器以悬挂式伸缩皮带的实际倾角值与给定倾角值(恒定为0)的误差e和误差变化率ec，作为模糊控制器9的输入参量，按照有利改善常规PID控制器性能的原则，经过模糊运算，对后级PID控制器10的比例P、积分I和微分D系数进行微调，PID控制器10的输出量作用于正向或者反向电磁阀，通过控制电磁阀导通和截止的时间，进而通过液压油缸5驱动平衡块1移动，从而使得悬挂式伸缩皮带趋于平衡。模糊控制器9的模糊规则表见下表：
⊿p、⊿i、⊿d模糊规则表
其中表示：NB—负大，NM－负中，NS－负小，ZO－零，PS－正小，PM－正中，PB－正大。
上述装置具体调节过程如下：
当可伸缩皮带16向外伸出或向内收缩时，整个皮带系统将以悬挂机构18为支点逆时针旋转或顺时针旋转，这时倾角传感器2检测到整个皮带的倾角值为负值或为正值，电气控制柜4感知这一变化后，其内的PLC控制器与“0”值比较，计算出误差值e和误差变化率ec，模糊控制器9再根据e和ec，查模糊规则表，给出一组调整数据⊿p、⊿i、⊿d，PID控制器10再据此调整P、I、D值，并输出一定占空比的脉宽信号，液压执行机构3的相应电液换向阀6接收该脉宽信号后，按一定占空比接通或截止，通过油泵11送出的压力油经过节流阀12进入液压油缸5的左边腔或右边腔，同时液压油缸5的右边腔或左边腔的油经节流阀12、电液换向阀6回到油箱15，压力油推动液压油缸5的活塞杆向右或向左移动，进而推动平衡块1向右或向左移动，并最终使整个伸缩皮带趋于平衡。
Claims (2)
1.悬挂式伸缩皮带调平控制方法，其特征在于，
包括悬挂式伸缩皮带调平控制装置，该装置包括平衡块(1)、倾角传感器(2)、液压执行机构(3)、电气控制柜(4)，平衡块(1)连接液压执行机构(3)，液压执行机构(3)连接电气控制柜(4)，倾角传感器(2)分别连接液压执行机构(3)、电气控制柜(4)，所述倾角传感器(2)用于检测悬挂式伸缩皮带的水平倾角值；
所述液压执行机构(3)包括液压油缸(5)、电液换向阀(6)、液压站(7)、油管(8)；液压站(7)通过油管(8)分别连接电液换向阀(6)、液压油缸(5)，电液换向阀(6)连接液压油缸(5)，所述液压油缸(5)连接平衡块(1)；
所述电气控制柜设有PLC控制器，该控制器内部通过软件搭建有模糊控制器(9)和PID控制器(10)，所述PLC控制器分别与倾角传感器(2)和换向阀(6)相连；倾角传感器(2)安装于伸缩皮带桁架上；
所述电液换向阀(6)安装在液压站(7)上；
所述液压站(7)包括油泵(11)、节流阀(12)、溢流阀(13)、压力表(14)、油箱(15)；液压油缸(5)通过节流阀(12)连接电液换向阀(6)，油箱(15)安装有溢流阀(13)、压力表(14)、油泵(11)；
该方法通过倾角传感器(2)检测悬挂式伸缩皮带的水平倾角值，控制器以悬挂式伸缩皮带的实际倾角值与给定倾角值的误差e和误差变化率ec，作为模糊控制器(9)的输入参量，按照有利改善常规PID控制器(10)性能的原则，经过模糊运算，对后级PID控制器(10)的比例P、积分I和微分D系数进行微调，PID控制器(10)的输出量作用于正向或者反向电磁阀，通过控制电磁阀导通和截止的时间，进而通过液压油缸(5)驱动平衡块(1)移动，从而使得悬挂式伸缩皮带趋于平衡。
2.根据权利要求1所述悬挂式伸缩皮带调平控制方法，当可伸缩皮带(16)向外伸出或向内收缩时，整个皮带系统将以悬挂机构(18)为支点逆时针旋转或顺时针旋转，这时倾角传感器(2)检测到整个皮带的倾角值为负值或为正值，电气控制柜(4)内的PLC控制器感知这一变化后，与“0”值比较，计算出误差值e和误差变化率ec，模糊控制器(9)再根据e和ec，查模糊规则表，给出一组调整数据⊿p、⊿i、⊿d，PID控制器(10)再据此调整P、I、D值，并输出一定占空比的脉宽信号，液压执行机构(3)的相应电液换向阀(6)接收该脉宽信号后，按一定占空比接通或截止，通过油泵(11)送出的压力油经过节流阀(12)进入液压油缸(5)的左边腔或右边腔，同时液压油缸(5)右边腔或左边腔的油经节流阀(12)、电液换向阀(6)回到油箱(15)，压力油推动液压油缸(5)的活塞杆向右或向左移动，进而推动平衡块(1)向右或向左移动，并最终使整个伸缩皮带趋于平衡。
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