應用高載荷、大功率、長行程的系統是目前現代化大工業生產趨勢，這類系統通常要求使用多個執行機構來完成它的功能和動作，如水庫閘門的提升，大型集裝箱的升降等等。在這樣的大負載系統中，一般采取多個執行機構的液壓系統來驅動。因此解決同步問題，保證工程建設的安全性和可靠性成為關鍵性的技術。本文對多缸同步智能控制進行研究，提出多油缸同步運行智能控制系統，探討如何建立和完善子系統高質量地實現執行機構的同步運動，有效的解決了智能化同步控制的系統建立問題。

多油缸同步運行智能控制系統

多油缸同步智能控制系統（如圖1）由同步檢測子系統，同步控制子系統和電液實現子系統三大子系統組成，其建立基本步驟如下：根據同步油缸數量、行程及同步精度要求確定同步檢測子系統的檢測方式、檢測方法、被測量、檢測結構；由檢測系統確定同步控制子系統中的控制方式和控制基準量（檢測量的最大值，平均值等）；由同步要求確定電液實現子系統的方式選擇（主動補償式，進油調控式等）；最后確定同步控制子系統的控制策略的選擇。智能控制的實現是基于完整建立各子系統的基礎上整體優化協調各子系統的選擇、聯系和工作。本文在四缸同步控制研究的基礎上探討如何完善和建立多油缸同步智能控制子系統。

四缸同步系統（如圖2）研究的現狀如下：

a．采用相對檢測法，選定檢測基準油缸（下稱基準缸），測量出其他三個缸的相對位移誤差值。
b．利用光柵傳感器作為檢測元件，光柵定尺在基準缸的結構布置較為復雜（見圖3）。
c．采用的電液實現系統只能對相對位移滯后的缸進行補償，不具普遍性。
d．控制策略單一，不具備比較性。

由此，按智能系統建立過程探討各子系統。

檢測子系統的改進

相對檢測法優點在于可以采用短行程的位移傳感器檢測長行程的油缸運動，具有檢測行程短，成本相對低，易于空間布置等優點，因此適用于廣泛的長、短行程的多缸同步系統中。

光柵傳感器屬于接觸式測量，多缸布置方式如果類似四缸系統的布置（見圖3），結構將非常復雜，產生安裝與設計困難、精度難以保證等缺點，因此改用非接觸式測量，可以引入激光測量的方式。

確定了一個油缸為檢測基準缸（基準缸）后，將其余各油缸對于基準缸的測量的相對誤差量輸入到同步控制系統作為輸入量，系統根據該輸入量得出補償量。

同步控制基準量的選取

各油缸相對于基準缸位移會產生超前或滯后，故δi有正有負。

控制基準量的選定有以下四種方案：

1）δ控制基準=δ0=0（設基準缸的誤差為δ0）
2）δ控制基準=δmax=max{δi}
3）δ控制基準=δave=average{δi}
4）δ控制基準=δmin=min{δi}

δi--各油缸對于檢測基準缸的測量相對誤差量（i=0，1，2，…，n）

合理的選擇控制基準量可以簡化計算機控制的控制過程。

4電液實現子系統的建立

為適應不同實際控制的要求，結合選定的控制基準量，制定出較普遍使用的3種電液實現基本系統。

（1）主動式補償系統

各油缸（見圖4）都采用同型號的定量泵強制供油，及同型號的換向閥控制保持基本同步，增加補油油路，主動補償同步誤差油量。這種系統以δmax作為控制基準量，即向運動最快的油缸做補償運動，所有油缸包括基準缸都要實現同步誤差補償量△δi=δmax-δi。實現過程：檢測出的各缸與基準缸的同步誤差δi，經過計算機控制系統處理后，計算出△δi按比例控制電液伺服閥對運動較慢的油缸進行補償，實現快速運動消除誤差。

（2）進油調控式系統

各油缸（見圖5）采用同型號的定量泵強制供油，及同型號的電液伺服閥控制，所有電液伺服閥有相同的基本輸入信號保持基本同步，通過調節電液伺服閥的輸入信號控制進油量消除同步誤差。這種系統可以選擇以δave、δ0、δmin、δmax任意一個作為控制基準量。其中，選取δ0作為控制基準量，即以檢測基準缸作為控制基準進行分析可以減少計算機處理計算量，最符合人們的思維習慣。此時的補償量即為△δi=δi-δ0=δi。實現過程：檢測出的各缸與基準缸的同步誤差δi，經過計算機控制系統處理后，計算出△δi按比例增大或減小供給電液伺服閥的基本電流，對滯后于基準缸的油缸進行補償，對超前的油缸進行抑制，達到所有的油缸和基準油缸同步的目的。

（3）回油調速式系統

各油缸（見圖6）采用同型號的變量泵供油，及同型號的換向閥控制，保持基本同步，調節回油路上的電液比例調速閥控制回油量消除同步誤差。這種系統以δmin作為控制基準量，即對運動最快的油缸進行抑制。此時的補償量即為△δi=δi-δmin。實現過程：檢測出的各缸與基準缸的同步誤差δi，經過計算機控制系統處理后，計算出△δi按比例增大或減小供給電液調速閥的基本電流，調節回油量，減少△δi，直至同步或新的控制基準量出現。

以上三種基本系統的選擇可以參照同步控制要求如快速補償性、平穩性等及成本因素進行確定。智能化過程是建立起子系統庫，根據成本、控制要求、生產環境等因素綜合評價抉擇基本系統的選定。

5控制策略的探討

同步控制系統最為關鍵的部分就是控制策略的選擇及優化。人們熟悉的控制策略都各具特色，可以通過某種調整方式和調整原則達到預期的目的。模糊控制策略是近年來被認為最擬人化的控制策略，是智能化控制發展的主流控制策略。但其同樣有著缺點，因此本文針對傳統PID控制和模糊控制的優缺點進行改進探討。

同步控制過程如下：同步誤差經A/D轉換采集到計算機，在控制策略的算法下進行處理后輸出數字控制量，再由D/A轉換成模擬電壓信號，控制電液實現子系統驅動各油缸實現同步運動。因各油缸參數一致或相近，所以控制策略選取一致。

1）微分先行變比例系數PID控制策略

PID調節是連續系統理論中技術最成熟的，應用最廣泛的一種控制方法，而且可以根據系統性能的不同要求，采用各種PID的變種控制方法。考慮到本系統是多缸系統多回路控制，且不易建立具體的數學模型，因此引入微分先行變比例系數的PID控制（見圖7）。