摘 要：隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，液壓同步控制系統(tǒng)在多個領(lǐng)域得到應(yīng)用。本文介紹了一種基于GT-400-SV運動控制器的液壓同步控制系統(tǒng)并對系統(tǒng)的硬件、軟件及實現(xiàn)進行了分析。調(diào)試結(jié)果表明：GT-400-SV運動控制器能夠滿足系統(tǒng)具有同步性能的要求。 關(guān)鍵字：GT-400-SV;液壓系統(tǒng);同步控制 Abstract: With the development of modern industry ,hydraulic synchronized control system has been applied in mang fields. ,A hydraulic synchronized control system on GT-400-SV motion controller is introduced, and hardware,software,and inplementation of the system is analyzed.Debugging results showed that: GT-400-SV motion controller system is synchronized to meet performance requirements. Keyword: GT-400-SV;Hydraulic System;Synchronous control 1 引言 　　液壓系統(tǒng)同步控制就是使得兩個或者多個液壓缸在運動過程中達到速度同步和位置同步。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，液壓同步控制技術(shù)在金屬加工、冶金機械、工程機械及航空航天等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。汽車縱梁液壓機由多個液壓缸并聯(lián)工作，其同步驅(qū)動一般采用比例控制閥組成的同步閉環(huán)控制。連鑄生產(chǎn)過程中拉坯機拉輥速度的高精度同步控制，采用了電液伺服閥控馬達同步閉環(huán)技術(shù)，同時為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和同步精度及良好的動態(tài)響應(yīng)能力，控制算法中采用了優(yōu)化參數(shù)的PID校正網(wǎng)絡(luò)，同步精度為0.45%?！皠倮枴便@井平臺的四缸同步驅(qū)動采用電液比例變量泵、自整角機組成同步閉環(huán)控制系統(tǒng)，并采用了PID優(yōu)化控制策略實現(xiàn)了同步控制。三峽大型水輪機轉(zhuǎn)子靜平衡裝置中的四缸同步控制系統(tǒng)采用電液比例閥，并利用模糊控制的方法實現(xiàn)了同步控制。航空航天高新技術(shù)工程中的萬噸數(shù)控鍛造液壓機中的五缸同步控制，采用了閥控液壓缸的方式和PID與模糊控制的復(fù)合控制策略，同步精度達到了0.6mm。 　　本文所介紹的液壓同步控制系統(tǒng)，運用低成本的固高GT-400-SV運動控制器控制算法，采用閉環(huán)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)同步控制。GT-400-SV運動控制器在機器人、數(shù)控機床、木工機械、印刷機械、裝配生產(chǎn)線、電子加工設(shè)備及激光加工設(shè)備等領(lǐng)域都已得到應(yīng)用。而本文介紹將GT-400-SV運動控制器運用于液壓系統(tǒng)，有效克服了現(xiàn)有液壓油缸同步運動控制的不足，大大提高了同步運動的控制精度。 2 系統(tǒng)硬件 2.1 硬件結(jié)構(gòu) 　　該系統(tǒng)由PC機、固高運動控制板、電液比例閥、編碼器、通信電纜及液壓缸等組成。其中PC機為上位主機，固高GT-400-SV運動控制器為下位機。通過PCI模式實現(xiàn)PC主機與GT-400-SV運動控制器的信息交換。PC機向運動控制器發(fā)出運動控制指令，并通過該接口獲取運動控制器的當(dāng)前狀態(tài)和相關(guān)控制參數(shù)，GT-400-SV運動控制器主要負責(zé)完成實時對電液比例閥的控制以實現(xiàn)對液壓缸的行程位置的控制，并通過編碼器接口控制獲得運動位置反饋信息。 　　GT-400-SV運動控制器可實現(xiàn)四缸的同步控制，系統(tǒng)工作時，四個調(diào)高油缸必須同步運動（包括速度同步和位置同步），且同步控制精度要求非常高。通過編碼器實時采集與液壓缸相連的編碼器的數(shù)值，即四個液壓缸的運動位移值。以四個液壓缸運動位移值最大者為基準(zhǔn)，其他液壓缸的位移值與之相比較而得到各液壓缸的偏差位移量，經(jīng)過運動控制器相應(yīng)的控制算法計算后，由控制程序發(fā)出相應(yīng)的指令，驅(qū)動閥芯運動，控制電液比例閥流量的大小，進而控制液壓缸的位移，消除位移誤差，最終達到四缸同步。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1. [align=center] 圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖[/align] 2.2 GT-400-SV運動控制器 　　固高公司生產(chǎn)的GT系列運動控制器，可以實現(xiàn)四軸的同步控制，在工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用。本課題正是利用GT-400-SV運動控制器實現(xiàn)液壓系統(tǒng)同步控制。 　　GT-400-SV運動控制器核心由ADSP2181數(shù)字信號處理器FPGA組成，實現(xiàn)高性能的控制計算。它的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。GT-400-SV運動控制器以IBM-PC及其兼容機為主，提供標(biāo)準(zhǔn)的PCI總線產(chǎn)品。方便用戶配置系統(tǒng)硬件?？刂破髟趯崿F(xiàn)運動控制信號處理的同時，集成了編碼器輸入端口，通過編碼器采集到的位移信號，可以直接反饋到運動控制器，從而簡化了系統(tǒng)硬件的接線，減少了信號損失，提高了系統(tǒng)的工作效率。 3 系統(tǒng)軟件 　　系統(tǒng)采用VB來進行程序開發(fā)，而運動控制器配備了在Windows98/2000/NT環(huán)境下的功能強大的動態(tài)鏈接庫（DLL）,在編寫程序時只要對動態(tài)鏈接庫進行調(diào)用即能夠?qū)崿F(xiàn)運動控制器的各種功能。 　　VB為Visual Basic 的縮寫，是1991年美國微軟公司推出的，目前的最新版本是VB 2008 Beta2（VB9）中文版，本系統(tǒng)采用Visual Basic 6。Visual Basic是一種可視化的、面向?qū)ο蠛筒捎檬录?qū)動方式的結(jié)構(gòu)化高級程序設(shè)計語言，可用于開發(fā) Windows 環(huán)境下的各類應(yīng)用程序。它簡單易學(xué)、效率高，且功能強大可以與 Windows 專業(yè)開發(fā)工具SDK相媲美。在Visual Basic環(huán)境下，利用事件驅(qū)動的編程機制、新穎易用的可視化設(shè)計工具，使用Windows內(nèi)部的廣泛應(yīng)用程序接口（API）函數(shù)，以用動態(tài)鏈接庫（DLL）、對象的鏈接與世隔嵌入（OLE）、開放式數(shù)據(jù)連接（ODBC）等技術(shù)，可以高效、快速地開發(fā)Windows環(huán)境下功能強大、圖形界面豐富的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。隨著VB是一種可視化的、面向?qū)ο蠛筒捎檬录?qū)動方式的結(jié)構(gòu)化高級程序設(shè)計語言，可用于開發(fā) Windows 環(huán)境下的各類應(yīng)用程序。它簡單易學(xué)、效率高，且功能強大可以與 Windows 專業(yè)開發(fā)工具SDK相媲美。VB是一種可視化的、面向?qū)ο蠛筒捎檬录?qū)動方式的結(jié)構(gòu)化高級程序設(shè)計語言，可用于開發(fā) Windows 環(huán)境下的各類應(yīng)用程序。它簡單易學(xué)、效率高，且功能強大可以與 Windows 專業(yè)開發(fā)工具SDK相媲美。 　　介紹板卡軟件即其提供的動態(tài)鏈接庫，系統(tǒng)使用VB編程 介紹VB。軟件實現(xiàn)介紹動態(tài)鏈接庫的調(diào)用控制算法和程序框圖。硬件實現(xiàn)寫板卡跳線的處理和連接線 4 系統(tǒng)實現(xiàn) 　　4.1硬件實現(xiàn) 　　硬件的實現(xiàn)為：第一，將控制器板卡插入工控機PCI插槽并安裝控制器通訊驅(qū)動;第二，對硬件進行接線;第三連接硬件設(shè)備電源。其中硬件接線圖如2. [align=center] 圖2 運動控制器接線圖[/align] 　　在GT-400-SV運動控制器接線端子板上，CN5～CN8對應(yīng)要控制的四個軸，連接對應(yīng)每個液壓缸的電液比例閥和編碼器。其中每個軸的接線方式如圖3所示（以CN5為例）。 [align=center] 圖3 控制器端子板CN5接線圖[/align] 4.2軟件實現(xiàn) 　　將隨運動控制器所帶光盤中Windows\VB目錄下提供的TDeclarPCI.bas 加入用戶的工程中調(diào)用運動控制器的動態(tài)鏈接庫，實現(xiàn)運動控制器的功能。GT-400-SV運動控制器內(nèi)部采用PID濾波器，外加速度和加速度前饋，即PID+Kvff+Kaff濾波器，外部通過編碼器采集的位置反饋信息。在運動控制軸初始化中，通過對數(shù)字伺服濾波參數(shù)的調(diào)節(jié)和外部編碼器的位置反饋信息，使系統(tǒng)實現(xiàn)精確而穩(wěn)定的控制?？刂扑惴驁D如圖4. [align=center] 圖4 運動控制器控制算法圖[/align] 　　計算公式為： 　　 　　式（1）控制算法計算公式 　　系統(tǒng)采用VB來進行程序開發(fā)。系統(tǒng)程序主要由三個模塊分組成：控制模塊、執(zhí)行模塊及反饋模塊分組成。程序流程圖如圖5. [align=center] 圖5 程序流程圖[/align] 5 調(diào)試結(jié)果 　　通過現(xiàn)場對該控制系統(tǒng)的調(diào)試，得到以下結(jié)論：基于GT-400-SV運動控制器的液壓同步控制系統(tǒng)，具有良好的同步性，且系統(tǒng)運行穩(wěn)定。圖6為某一采樣時刻通過編碼器采集到的四個缸的位移數(shù)據(jù)。編碼器為四倍頻增量式，所以40個脈沖等量為一個毫米，從圖5我們可以看到，位移最大值為第二個缸，最快缸與最慢缸誤差為39個脈沖，四缸基本上達到了同步，達到了系統(tǒng)性能指標(biāo)的要求。 [align=center] 圖6 某一時刻四缸位移圖[/align] 6 結(jié)束語 　　在液壓同步控制系統(tǒng)應(yīng)用中，由GT-400-SV作為運動控制器的同步控制系統(tǒng)達到了試驗性能指標(biāo)，有效克服了現(xiàn)有液壓系統(tǒng)同步控制的不足。節(jié)省了人力、減少了投資成本，使工作效率得到很大提高，且提高了同步控制的精度。 參考文獻 　　【1】 張劍、殷蘇民，基于運動控制卡的開放式數(shù)控系統(tǒng)研制，機床與液壓，2003.NO.3 　　【2】 楊宏斌、閆花茹、李永剛，固高運動控制板在數(shù)控研齒機運動系統(tǒng)中的應(yīng)用，煤礦機械，2006.NO.6 　　【3】 竇真蘭、張同莊、李素英，液壓支架試驗臺監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用，礦山機械，第34卷2006.NO.5 　　【4】 劉儉、許忠華、郭穎，液壓缸同步控制的應(yīng)用研究，自動化技術(shù)與應(yīng)用，2002年第21卷第四期461543206 　　【5】 李紹卓,趙敬民,許啟興,王薇.關(guān)于位置控制技術(shù)的研究.數(shù)控技術(shù) 　　【6】 姜虹,葉偉,蔡永琳.數(shù)控機床位置控制系統(tǒng)仿真.制造業(yè)自動化,2006年12月