基于DSP的泵控液压缸变频调速系统

　　0 引言

　　传统的阀控调速系统依靠节流阀调节流量实现执行机构的速度调节，其缺点是对油液的要求高，结构复杂，存在节流损失，发热量大，效率低，仅适合小功率或速度变化不大的场合。对于对速度和精度要求较高的场合，不适合应用节流调速。泵控液压调速系统没有节流阀等复杂元件，系统结构简单，无节流损失，效率高，发热量低，节能效果显著，适合于对速度和精度要求较高的大惯量液压提升机械，如液压电梯等。

　　近年来，随着变频技术的发展，变频液压技术已经开始应用于容积调速系统。变频液压调速是利用变频器对电机进行调节，改变定量泵的工作转速，从而调节定量泵的输出流量，电机始终处在高效率的工作状态，因而节能效果好，调速系统具有更好的控制性能，降低了变量泵的成本，提高了系统的可靠性。

　　常规PID 控制算法简单，被广泛应用于工业控制中。但是对于非线性、变负载、时变复杂系统，因常规PID 控制不能根据实际情况在线整定参数，不能很好地满足系统对动态特性和鲁棒性的要求。因此，近年来提出了许多不同的控制策略。模糊PID 控制是将模糊算法和 PID 控制算法相结合，使PID 参数能够在线自整定。模糊PID控制使系统的鲁棒性更强，动态特性更好，大大减弱干扰对系统的影响。由于本系统是1 个非线性、时变、变负载的复杂系统，本文采用模糊PID控制以改善系统的动态特性及鲁棒性。

　　1 系统的组成及原理

　　基本原理如图1 所示。采用DSP 与变频系统对交流电动机转速进行调节，从而改变定量泵的排量，实现对液压缸的速度调节。系统将给定的速度与光电编码器返回的速度值进行比较，经过DSP 运算，输出相应的SVPWM 信号，再将信号进行光电耦合，控制变频系统中IPM 模块实现电动机的变频调速，对执行机构的速度进行调节。

　　系统硬件结构: 主控制器选用TI 公司的高性能32 位定点DSP TMS320LF2812，它具有强大的运算能力及丰富的外设模块; 2 个事件管理器模块EVA 和EVB; 4 个16 位通用定时器，16 个16 位PWM 通道，能够实现对称和非对称PWM 波形; 3个捕获单元和片内光电编码器接口电路; 16 通道的A/D 转换器; 三菱公司的PS21867IPM 模块。系统的总体结构如图2 所示，主要由整流电路、滤波电路、逆变电路、DSP 控制电路组成。DSP 接收到控制信号后，运用空间矢量控制算法得到SVPWM 信号，经过光耦隔离后驱动IPM 模块。电动机的转速通过光电编码器反馈给DSP，与给定的速度值进行比较，如果实际速度与给定速度不同，运用模糊PID 算法进行调节。