嵌入式電鐓智能控制

系統的運動(dòng)微分方程為：

阻尼比ξ的大小可以用來(lái)表示振幅衰減的快慢，阻尼比越大，振幅的衰減越快；阻尼比越小，則超調量越大。由于液壓缸彈簧剛度k值遠大于氣缸k值，故液壓缸系統阻尼比小于氣缸系統阻尼比，可以判斷在同樣階躍激勵作用下，液壓系統振動(dòng)更厲害。
在嵌入式智能電鐓機上，選擇了氣液結合驅動(dòng)。氣液聯(lián)合驅動(dòng)是指以壓縮空氣為動(dòng)力源，通過(guò)氣液轉換元件將氣體動(dòng)力轉換成液體動(dòng)力的驅動(dòng)方式。在本系統中，采用氣液聯(lián)動(dòng)驅動(dòng)砧子塊，鐓粗缸采用直接氣體動(dòng)力驅動(dòng)。圖4是在鐓粗缸換向時(shí)，壓力傳感器測得的壓力振動(dòng)曲線(xiàn)示波器截圖。液壓驅動(dòng)式鐓粗缸振動(dòng)幅值比氣體驅動(dòng)大25倍，振蕩次數超過(guò)10次。實(shí)驗證明，氣液結合驅動(dòng)系統壓力穩定性好。

4 模糊自整定PID控制策略
電鐓控制系統屬于非線(xiàn)性時(shí)滯系統，涉及溫度、壓力、電流等參數的控制。用常規的PID控制器，難以達到較好的效果。模糊PID是將模糊控制與經(jīng)典PID控制相結合的控制器，適用毛非線(xiàn)性、數學(xué)模型不確定的系統。
模糊自整定PID是在PID算法的基礎上，通過(guò)計算當前系統誤差e和誤差變化ec，利用模糊規則進(jìn)行模糊推理，查詢(xún)模糊矩陣表進(jìn)行參數調整。模糊控制設計的核心問(wèn)題是總結設計人員的技術(shù)知識和實(shí)際操作經(jīng)驗，建立合適的模糊規則表，得到針對kD、ki、kd三個(gè)參數分別整定的模糊控制表。kp、ki、kd的模糊規則表建立后，再應用模糊合成推理設計PID參數的模糊矩陣表，查出修正參數帶入下式計算：

在線(xiàn)運行過(guò)程中，控制系統通過(guò)對模糊邏輯規則的結果處理、查表和運算，完成對PID參數在線(xiàn)自校正。
在電鐓控制系統中，分別有電流、壓力、速度三個(gè)控制參數；以壓力為例來(lái)說(shuō)明。在初始階段，由于棒料加熱溫度沒(méi)達到形變要求，形變較慢。在熱鐓階段，溫度已到達要求，形變較快。所以，可通過(guò)檢測溫度實(shí)時(shí)值，來(lái)控制壓力輸出。把經(jīng)驗所得的溫度和壓力對應表作為模糊集。溫度作為控制器的輸入量，經(jīng)過(guò)模糊矢量化后輸入給PID控制器，最終得到PID輸出量后，轉換位壓力控制量輸出給氣壓比例閥實(shí)現壓力控制。系統框圖如圖5所示。

5 結語(yǔ)
嵌入式智能電鐓機采用ARM7微處理器為核心的控制平臺，實(shí)現了電鐓加工過(guò)程的自動(dòng)控制?；讦藽／OS-II操作系統設計的控制軟件，人機界面簡(jiǎn)單方便，操作人性化。選用模糊PID控制策略，克服了系統的非線(xiàn)性和時(shí)滯性問(wèn)題，魯棒性大大增強。本系統經(jīng)某汽配廠(chǎng)電鐓現場(chǎng)使用表明，提高了氣門(mén)生產(chǎn)自動(dòng)化程度，有助于提高工廠(chǎng)的經(jīng)濟效益。