ACC-ATOS-比例溢流阀-应用

ATOS闭环比例压力阀ATOSClose-loopProportionalPressurevalveATOSTechnicalCenterByJoel一．闭环比例压力阀。二．应用案例。三．影响闭环比例压力阀稳定运行的外部因素。四．影响闭环比例压力阀稳定运行的内部因素。五．闭环比例压力阀的调试。六．闭环比例压力阀应用的建议。七．提问。目录一、闭环比例压力阀先导控制比例溢流阀。作为溢流阀使用。1.比例溢流阀大流量插装式先导控制比例溢流阀。闭环溢流阀做溢流阀使用。1.比例溢流阀一、闭环比例压力阀AERSTERS一、闭环比例压力阀1.比例溢流阀uAERS:远程压力传感器，实现闭环压力控制。uTERS:集成式压力传感器，实现闭环压力控制。一、闭环比例压力阀1.比例溢流阀u最小调节压力：与通过的流量、T口背压有关。u控制精度：与滞环、线性度、重复精度有关。u先导回油：先导回油对压力控制稳定性、最小控制压力等有影响。u监控信号：-标准（电压指令信号）：电压值0~10V，实际压力；-电流（/I选项）：电流值4~20mA，实际压力。u安装：就近安装在压力控制点附近。u由于PID控制器中积分功能的原因，闭环比例溢流阀不建议用作压力安全阀。一、闭环比例压力阀1.比例减压阀二、应用案例滑台压力控制。滑台上液压垫压力控制。下液压垫压力控制。比例溢流阀在压机中，用于控制加载的压力，使载荷快速、平稳地作用在工件上，使工件快速、有效的成形。LIMZO-AERSAGMZO-AERS滑台上液压垫滑台二、应用案例LIMZO-AERS下液压垫二、应用案例三、影响闭环比例压力阀稳定运行的外部因素1.油箱油液的液位高度。如果油箱液位不够的话，主缸快速下行时会吸入大量的空气，致使建压很慢，甚至不稳定，最终会影响到液压垫的建压。2.先导阀的回油问题。先导阀的回油要求单独无阻力回油。如果先导回油不稳定的话，会引起稳态值压力的波动。3.滑块慢速下行速度。滑块接触下模具瞬间的速度大小，对压力的超调有很大的影响。如果可能的话，尽量把接触瞬间的速度降低，以减小超调。4.滑块下行速度的平稳性。如果滑块下行存在抖动等不平稳现象的话，也将对上、下液压垫比例阀的建压产生影响，特别是稳态时可能出现压力波动。三、影响闭环比例压力阀稳定运行的外部因素5.压力控制回路的密封性能。如果压力控制存在泄漏（如单向阀锁不死、密封损坏等），将导致高压时上不去。6.控制压力的范围。该案例，要求压力的控制范围基本为37.5bar~250bar。其范围很宽，控制容积特别大（控制缸+管路等），且控制指标（超调量、建压时间、调整时间等）要求很高，很难在整个压力范围内完全满足客户提出的指标。7.通过的流量。通过比例压力阀的流量范围很宽，从200L/min至1500L/min不等。8.安装位置。比例压力阀强烈建议安装位置距离压力控制点越近越好。比例阀本身的性能受其内部如下元件影响：u阻尼：X、F、P口三个阻尼u弹簧：主阀芯弹簧。四、影响闭环比例压力阀稳定运行的内部因素1.先导回路进口（X口）阻尼。X口阻尼的大小，与主阀芯弹簧共同决定进入先导回路的流量大小。先导回路流量的大小影响到比例阀的最小控制压力和最大控制压力。2.主阀芯控制腔（F口）阻尼。F口阻尼，控制主阀芯的开启与关闭的速度，对控制压力的超调量有比较明显的影响。3.先导阀（P口）阻尼。P口阻尼限制通过先导比例阀的流量。-动态调节过程，通过的流量为X口的进油和F口排出的流量之和；-稳态时，通过的流量为X口的进油。4.主阀芯弹簧。主阀芯弹簧，限制了先导回路X口阻尼上的压降大小，进而与X口阻尼共同决定了先导回路的流量。此外，主阀芯弹簧刚度的大小也对稳态时负载波动引起的控制点压力稳态波动有明显的影响。四、影响闭环比例压力阀稳定运行的内部因素五、闭环比例压力阀的调试在设备外部条件（滑块平稳运行、油液液位高度足够、能够全负荷运行等）准备充分后，可以对比例压力阀进行调试。比例阀调试时，参照如下方法进行调试：1.检查。检查电气、液压管路是否正确；特别注意输入指令电流型（/I）、电压型不能接错。2.开环调试。把比例阀设置成开环状态，测试其开环特性是否存在较大的超调以及震荡。如果存在较大超调和震荡，则调整比例阀的阻尼和弹簧配置，使超调减小和消除多次震荡。3.闭环测试。开环测试完成后，进行闭环调试。调整PID参数，使整个压力控制范围达到最优控制。比例阀信号处理方式。Reference-Ramps-Linearization-Bias-Scale-Controller五、闭环比例压力阀的调试1.比例阀参数配置核对BiasScale阀状态、偏置（Bias）和增益（Scale）核对。Referencetypestatus五、闭环比例压力阀的调试1.比例阀参数配置核对输入指令与反馈指令核对。传感器反馈值可以根据客户的需要进行修改。，10V×传感器全量程10×输入指令对应的压力值1V每=Scale16mA×传感器全量程16×输入指令对应的压力值1mA每=Scale10V10V×400bar10×0bar4=Scale=16mA16mA×400bar16×5bar2=Scale=五、闭环比例压力阀的调试输入指令范围输入指令增益反馈压力范围反馈压力增益1.比例阀参数配置核对输入指令与反馈指令核对。五、闭环比例压力阀的调试传感器信号范围传感器量程最大工作压力2.开环测试打开ATOS测试软件：u进入Information页面。u打开HydraulicConfiguration/ControlMode下拉菜单，更改为PressureOpenloop模式。五、闭环比例压力阀的调试2.开环测试31-3bar-12P12F10X-openloop32-3bar-15P15F12X-openloop超调较大，震荡超过2次。超调较小，没有震荡。五、闭环比例压力阀的调试3.闭环测试u打开HydraulicConfiguration/ControlMode下拉菜单，恢复至PressureClosedloop模式。进入PID调节页面，调整PID每个控制通道的参数。五、闭环比例压力阀的调试前馈环节比例环节积分环节微分环节3.闭环测试PID控制介绍之前馈ATOS比例阀PID控制器由前馈（Feedforward）、比例（Proportional）、积分（Integral）和微分（Derivative）四个部分组成。前馈（FeedForward）u快速响应：输入指令信号直接作用于PID的输出，使其快速建压。⎩⎨⎧+×-+×≤+×=ThresholdrefOffsetGainthresholdrefGainthresholdThresholdrefOffsetGainrefoutput,2)(1,1五、闭环比例压力阀的调试3.闭环测试PID控制介绍之前馈前馈（FeedForward）uOffset：减小该值，可以减小超调量。但也可能致使高压时无法达到设定值。uGain1：调整小指令范围，即Threshold范围内的前馈增益。uGain2：调整大指令范围，即Threshold范围内的前馈增益。当调整Offset值之后，高压无法上去时，可以调整该增益，使高压时能够达到目标值。五、比例溢流阀的调试五、比例溢流阀的调试3.闭环测试PID控制介绍之比例比例（Proportional）u快速响应：误差信号直接作用于PID的输出，使其快速建压。u稳态误差：只采用比例控制时，其误差不可能完全消除。u过高比例增益易导致系统不稳定，即出现震荡。u非线性比例增益。ErrKOutputp×=五、比例溢流阀的调试3.闭环测试PID控制介绍之比例比例（Proportional）u非线性增益调整：把非线性增益的后三个点设置至最大，调整第一个点，直到使系统压力出现等幅震荡时，然后回调一点即可。之后再调整后续的三个点。如下图所示。u一般情况下，小误差大增益，大误差小增益，以避免输出饱和。u调整时，应该在全流量工况下调整。五、比例溢流阀的调试3.闭环测试PID控制介绍之积分积分（Integral）u减慢控制器的响应：控制器的输出一直在调整，直至误差为零。u消除稳态误差：积分的作用主要用于消除稳态值误差。u在积分过程中，可能出现积分饱和现象。ErrTsKOutputii×××=1u积分增益Ki：增益越大误差越快消除，但该值越大会产生更大的超调。u积分时间Ti：时间常数越小，积分作用越强。积分饱和（Anti-windup）Anti-windup：用于防止积饱和。u门槛值（threshold）：该值用于设定积分开始起作用的门限值，即当积分通道的输入值（误差）小于该值时，积分单元开始起作用。五、比例溢流阀的调试3.闭环测试PID控制介绍之积分五、比例溢流阀的调试3.闭环测试PID控制介绍之微分微分（Derivative）u快速响应，但是对稳态误差没有影响。u下一步的误差参与控制，从而减小振荡。u由于指令信号与反馈信号上的噪声等干扰，有可能产生振荡和不稳定，特别注意模拟式指令输入与反馈。ErrTsTsKOutputNddd××+××=21u微分增益Kd：增益越大超调越小，但调整时间增大。u阶数N：值越大，越接近理想微分，同时增大了系统对噪声的敏感性典型的设置是2、3和4。微分作用的输入信号u输入指令（reference）：类似前馈通道，加速系统的响应。u反馈值（feedback）：类似阻尼作用，减缓系统的响应。五、比例溢流阀的调试3.闭环测试PID控制介绍之微分五、比例溢流阀的调试3.闭环测试PID控制介绍五、比例溢流阀应用的建议1.先导阀单独回油。如果先导阀未单独回油，会导致部分机器很难调整参数至稳定，因其先导回油受主油路回油影响，致使稳态时压力出现波动等不稳定现象。2.建议采用整体的ATOS插装式溢流阀。因使用泰丰的插件和盖板，性能无法达到一汽模具提出的苛刻要求。3.比例阀安装。比例阀应就近安装在压力控制点附近。目前，部分压机下液压垫比例阀，其安装的管路接近15m。这样会影响到压力控制的快速响应和系统的固有频率。4.控制压力范围太宽，很难在全范围内达到客户技术协议的严格要求。建议针对其油缸的配置，优化选择控制压力的范围；并对压力控制提出合理的技术要求，如超调量、响应时间、控制精度、建压行程等。5.建压行程问题。目前一汽模具技术协议要求所有液压垫在10mm内建压，部分机器无法达到10mm建压的要求。谢谢！