摘要：為提高頂升設(shè)備的雙軸同步控制精度，文章引進閉環(huán)反饋技術(shù)，開展智能同步液壓自動頂升控制技術(shù)研究，該研究引進移動平均濾波技術(shù)進行信號的預(yù)處理。閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)將輸出量作為輸入量的一部分，利用基于比例積分微分（Proportion Integration Differential，PID）的自適應(yīng)控制技術(shù)，結(jié)合控制器的輸出，根據(jù)同步誤差進行智能同步液壓頂升的動態(tài)調(diào)整。實驗結(jié)果證明：該應(yīng)用設(shè)計的自動頂升控制方法可以確保設(shè)備的雙軸頂升位移變化趨勢與高度呈現(xiàn)一致性，以此實現(xiàn)預(yù)期的控制效果。

關(guān)鍵詞：閉環(huán)反饋；液壓自動頂升控制；同步；智能

中圖分類號：TH137 "文獻標志碼：A

0 引言

現(xiàn)有液壓油缸為獨立控制或者通過簡單的三通平衡閥進行控制，當(dāng)抱桿兩側(cè)受力不完全一致時，必然導(dǎo)致頂升過程中兩側(cè)油缸的液壓缸行程不一致，高低不平，容易導(dǎo)致意外事故，對操作者和周圍環(huán)境造成潛在的安全風(fēng)險。

楊西［1］將輸送輥道、擋料定位、頂升、分級篩分等功能集成在一起，使車輪的分級分選自動化。但系統(tǒng)的復(fù)雜性和高成本可能限制了其在一些中小企業(yè)中的普及。崔廣［2］通過精確計算和設(shè)計，利用千斤頂在交接段進行頂升作業(yè)，對既有車站進行位移補償，有效控制了施工過程中的沉降和變形。但千斤頂頂升過程中的精確控制和同步性是一大難點，需要高度精密的設(shè)備和嚴格的施工工藝來保障。

為解決現(xiàn)有方法的不足，提高液壓設(shè)備的作業(yè)效率與工作質(zhì)量，文章將引進閉環(huán)反饋技術(shù)，開展智能同步液壓自動頂升控制方法的研究。

1 液壓自動頂升信號采集與處理

文章選擇位移、壓力傳感器等，用于監(jiān)測液壓頂升過程中的關(guān)鍵參數(shù)［3］。該研究確保傳感器安裝位置準確，如位移傳感器須確保拉線垂直，避免誤判。文章通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備（如數(shù)據(jù)采集卡、可編程邏輯控制器等）對傳感器輸出的信號進行采集，將物理信號轉(zhuǎn)換為電信號。此過程如式（1）所示。

Q=vd（a+1）（1）

其中，Q為電信號，v為采樣頻率，d為電壓信號，a為傳感器量程。在完成上述內(nèi)容的處理后，文章引進移動平均濾波技術(shù)，通過計算一定窗口內(nèi)采樣值的平均值，實現(xiàn)信號平滑處理。計算過程如式（2）所示。

y（n）=∑m（n）（N-1）k（2）

其中，y為信號的平滑處理，n為采樣信號，m為移動平均濾波系數(shù)，N為窗口內(nèi)采樣值，k為均值處理次數(shù)。在完成上述處理后，文章利用中值法將窗口內(nèi)的采樣值按大小排序，取中間值作為濾波結(jié)果。根據(jù)窗口內(nèi)的采樣值集合，該研究對信號進行處理，此種處理方法能有效保護信號的邊緣信息，去除椒鹽噪聲。處理過程如式（3）所示。

z（n）=1y（n）χ（3）

其中，z為噪聲處理，χ為邊緣信息。對于復(fù)雜信號，所提方法能夠通過快速傅里葉變換（Fast Fourier Transform，F(xiàn)FT）將時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，在頻域應(yīng)用濾波器（如低通、高通、帶通等），再通過逆FFT轉(zhuǎn)換回時域。以此完成采樣信號的預(yù)處理［4］。此過程如式（4）所示。

c（n）=z（n）α+（β+1）（4）

其中，c為信號轉(zhuǎn)換，α為低通信號，β為高通信號。按照上述步驟，該研究完成液壓自動頂升信號采集與集中處理。

2 基于閉環(huán)反饋的輸出期望參量干擾抑制

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，文章引進閉環(huán)反饋技術(shù)，對液壓自動頂升信號的輸出期望參量進行干擾抑制。閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)通過引入反饋環(huán)節(jié)，將系統(tǒng)的輸出量（或經(jīng)過變換的輸出量）作為輸入量的一部分，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)偏差的自動糾正。

閉環(huán)反饋液壓同步采用了控制理論以及計算機信號控制，糾偏主要依靠傳感器反饋的頂升位移差值與設(shè)定值進行比較，通過此種方式，該研究可以獲得較高的同步精度，應(yīng)用于需要高同步精度驅(qū)動的各類機械設(shè)備中。

為了滿足設(shè)計需求，文章通過AMESim軟件，搭建頂升閉環(huán)控制回路模型，此過程如式（5）所示。

f=∑1c（n）·δ（l）（5）

其中，f為頂升閉環(huán)控制回路模型，δ為頂升位移差值，l為設(shè)定的期望數(shù)值參量。原回路在引入閉環(huán)同步控制技術(shù)后，不僅可以根據(jù)實際需要設(shè)置位移偏差允許值，還能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)測頂升位移，確保設(shè)備頂升過程中位移的同步性。

3 智能同步液壓頂升自適應(yīng)控制

在完成上述設(shè)計后，該研究設(shè)計自適應(yīng)控制算法，根據(jù)同步誤差實時調(diào)整控制參數(shù)［5］。根據(jù)設(shè)計需求，文章利用基于PID的自適應(yīng)控制技術(shù)，結(jié)合控制器的輸出，根據(jù)同步誤差進行智能同步液壓頂升的動態(tài)調(diào)整。此過程如式（6）所示。

P=f·p（r）+1μ（6）

其中，P為同步誤差的動態(tài)調(diào)整，p為PID自適應(yīng)控制參量，r為電機轉(zhuǎn)速，μ為微分增益系數(shù)。在多軸同步頂升系統(tǒng)中，該研究需要確保各軸之間的協(xié)調(diào)運動，在此過程中，文章可以通過主從控制或交叉耦合控制等方法，實現(xiàn)各軸之間的動態(tài)同步。在交叉耦合控制中，各軸的控制輸入不僅取決于本軸的誤差，還受到其他軸誤差的影響，以實現(xiàn)全局同步優(yōu)化。

系統(tǒng)實時監(jiān)測該過程的運行狀態(tài)，一旦檢測到異常情況（如壓力過高、位移異常等），立即觸發(fā)保護機制。通過上述方式，智能同步液壓頂升自適應(yīng)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對復(fù)雜工況的靈活應(yīng)對和精確控制，確保頂升過程的同步性和安全性。

4 對比實驗

液壓頂升技術(shù)作為關(guān)鍵機械傳動控制技術(shù)，在國內(nèi)外得到廣泛研究應(yīng)用，國內(nèi)相關(guān)標準正逐步完善。文章引入閉環(huán)反饋技術(shù)設(shè)計優(yōu)化方案，以大型電力公司智能同步液壓頂升設(shè)備作為試點測試。研究發(fā)現(xiàn)，雖然同步精度在常態(tài)下可達0.05 mm，但在極端工況下其誤差增至0.1 mm且復(fù)雜控制時系統(tǒng)響應(yīng)時間將偶爾超過設(shè)計值，影響操作即時性。針對現(xiàn)有問題，本文需進一步優(yōu)化控制算法，加強元件質(zhì)量控制，引入更智能的預(yù)測性維護策略。

為此，該研究引進楊西［1］提出的控制方案、崔廣［2］提出的千斤頂頂升控制技術(shù)。研究人員應(yīng)用本文所提方法與楊西［1］和崔廣［2］的方法進行智能同步液壓自動頂升設(shè)備的雙軸同步頂升控制。在控制過程中，該研究將傳感器與設(shè)備位移終端進行連接，自動測算設(shè)備的頂升位移。若控制技術(shù)應(yīng)用效果良好，則雙軸的頂升位移變化應(yīng)當(dāng)保持一致；反之，若控制技術(shù)應(yīng)用效果較差，則將出現(xiàn)雙軸頂升位移變化不一致的現(xiàn)象。以此為依據(jù)，本文進行雙軸頂升位移的控制實驗，控制效果如圖1—3所示。

從上述圖1—3所展示的實驗結(jié)果中可以看出，應(yīng)用本文所設(shè)計的自動頂升控制方法，設(shè)備的雙軸頂升位移變化趨勢實現(xiàn)了高度一致，這一結(jié)果充分驗證了該方法的有效性和優(yōu)越性。此種高度的同步性不僅提升了作業(yè)效率，還顯著增強了操作的安全性和穩(wěn)定性。相比之下，楊西［1］與崔廣［2］的控制方法在相同條件下進行測試時，均未能達到預(yù)期的控制效果，具體表現(xiàn)為雙軸頂升位移存在顯著偏差，無法保持同步。

綜上所述，文章提出的基于閉環(huán)反饋的智能同步液壓自動頂升控制技術(shù)，在實際應(yīng)用中展現(xiàn)出了優(yōu)越的性能，不僅能夠有效解決傳統(tǒng)方法中的同步性問題，還為實現(xiàn)更高效、更安全的頂升作業(yè)提供有力支持。

5 結(jié)語

現(xiàn)階段，落地抱桿的組建基本實現(xiàn)了利用液壓倒 "裝架頂升方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械提升方式，但是在兩側(cè)液壓油缸頂升過程中，不平衡頂升的現(xiàn)象時有發(fā)生。針對此方面問題，文章引進閉環(huán)控制技術(shù)，通過液壓自動頂升信號采集與處理、輸出期望參量干擾抑制、智能同步液壓頂升自適應(yīng)控制，對智能同步液壓自動頂升控制技術(shù)展開了研究。所提方法改變了因油缸受力不均產(chǎn)生不平衡現(xiàn)象的現(xiàn)狀，實現(xiàn)了協(xié)同工作和自動化流程優(yōu)化，加快了建設(shè)的施工進度，為作業(yè)安全性提供了有力保障。

參考文獻

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［3］陳鏡宇，王俊國，侯景強，等.塔式起重機安拆、頂升作業(yè)危險因素分析及其預(yù)防措施［J］.工程建設(shè)與設(shè)計，2023（23）：268-270.

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（編輯 王永超編輯）

Research on intelligent synchronous hydraulic automatic lifting control technology

based on closed-loop feedback

YU" Jun， ZHANG" Yuqing， CHEN" Tao， WU" Fu， LIN" Tao

（East China Power Transmission and Transformation Engineering Co.， Ltd.， Shanghai 201803， China）

Abstract： In order to improve the accuracy of dual axis synchronous control of lifting equipment， this article introduces closed-loop feedback technology and conducts research on intelligent synchronous hydraulic automatic lifting control technology. This study introduces moving average filtering technology for signal preprocessing. The closed-loop feedback control system takes the output as a part of the input， uses PID based adaptive control technology and combines the output of the controller to dynamically adjust the intelligent synchronous hydraulic lifting according to the synchronization error. The experimental results demonstrate that the application of the designed automatic lifting control method can ensure that the dual axis lifting displacement trend of the equipment is consistent with the height， thereby achieving the expected control effect.

Key words： closed-loop feedback; hydraulic automatic lifting control; synchronization; intelligence