步进式脚手架液压同步控制研究：模糊PID策略与仿真

"中国科技论文在线 步进式脚手架液压系统的同步控制与仿真 祝永成，王培懿 武汉理工大学机电工程学院，武汉（430071） E-mail：rover75@live.cn 摘要：本文深入探讨了步进式脚手架液压系统的工作原理，特别关注了其多点提升同步控制。采用模糊自适应PID控制策略，通过AMESim和Matlab联合仿真工具，对脚手架的同步控制系统进行了详尽的分析。仿真结果显示，采用主从式同步PID控制方法能够实现极高的同步精度，误差范围仅为±30mm，充分满足了步进式脚手架安全高效作业的需求。 关键词：液压同步；AMESim/Simulink；模糊PID控制；仿真 1．引言 液压步进式脚手架是现代建筑施工中的创新装备，集成了机械、液压、电气和控制等多领域技术，具备多片脚手架高精度同步提升功能。该系统由框架结构、液压升降系统、附着支撑和安全装置等关键部件组成。液压升降系统是确保设备安全和提升效率的核心部分，其中油缸的同步性能直接影响设备的稳定性和施工安全。 目前，传统步进式脚手架的同步升降主要依赖同步缸，但这种方法存在成本高、体积大、反馈不足等问题，难以应对大型建筑的远距离同步需求。因此，本文提出了改进的液压控制系统，利用模糊自适应PID控制来优化同步协调，并进行了仿真验证。 2步进式脚手架液压系统的工作原理 该系统的特点是负载变化大、功率需求高、流量相对较小。系统由8个升降油缸构成，每两个油缸组成一个提升点，共同负责一片脚手架的升降。每个提升点的液压系统配置相同，包括比例换向阀、双向液压锁、平衡阀以及检测元件等，以实现同步升降。图1展示了脚手架液压系统的基本工作流程。 在上升过程中，8个液压缸需同步动作。初始状态，二位四通电磁换向阀1断电，主油路关闭。待下止动油缸8的止动销进入齿槽后，PLC接收到信号，重新接通二位四通电磁换向阀，开始上升操作。此时，三位四通比例换向阀控制油缸的动作，双向液压锁保证油缸在无压力时不会下滑，而平衡阀则确保了负载变化下的稳定提升。 3模糊自适应PID控制策略 模糊自适应PID控制器通过调整PID参数，能够根据系统实时状态进行动态调整，提高控制精度和响应速度。在AMESim中建立液压系统模型，再通过Matlab的Simulink进行联合仿真，可以模拟实际工况并测试控制策略的效果。 4仿真分析与结果 经过仿真，系统在主从式同步PID控制下，各个提升点的同步性能显著提高。尽管实际工况复杂，但控制误差仍保持在±30mm之内，证明了所提出的控制策略的有效性。 5结论 本文提出的模糊自适应PID控制策略为步进式脚手架液压系统的同步控制提供了一种新的解决方案，通过AMESim和Matlab的仿真，验证了其在提高同步精度和保障施工安全方面的优越性。这一研究为未来液压同步控制系统的优化设计提供了理论依据和技术支持。 参考文献： [1] 相关技术文献 注：此处为文章省略的部分，完整引用的参考文献通常会在此列出。 http://www.paper.edu.cn -2- 中国科技论文在线 图1 脚手架液压系统简图 1. 二位四通电磁阀 2. 三位四通比例换向阀 3. 双向液压锁 4. 平衡阀 5. 位移传感器 6. 升降油缸 7. 上止动油缸 8. 下止动油缸 9. 三位四通电磁换向阀 总结：步进式脚手架液压系统的同步控制是保证施工安全和效率的关键，模糊自适应PID控制策略通过动态调整参数，有效提高了系统的同步精度，仿真结果证明了其在实际应用中的潜力。这种控制策略有望在未来液压同步控制系统的设计中得到广泛应用。"