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1、高新技术*2唯一购,越SCENCE & TFCHNDtOOV WPOTMAllOfrl科技资讯运动控制系统中位置环数字PID控制算法的改进实现姚月琴(盐城纺貌职业技术学院江苏盐城224000)摘要'本文介绍在运动控制系统位册环数宇F1D控制算法的设计中采用的一种改进型ED控制算法，在PC±能灵活实现，并且 取得報好的控制边果.关键词:电.流环速度环位置坏枳分P】D控制算法中图分类号：TBJ文献标识码：A(门设定允许俣差范围为氛当I e (k) | | cQ |时.不输出控制作用. 当i总山)| > |丹丨时，输出控制作用为 u(k)=KP e (k)4-S*v-
2、! e (k)-e (k-l)|11 r'iMM tll1 运动控制系统概述在工业控制系统中.由于控制对象的精确数字模型难以建 立，且至统參数经常膛生变换，运用现代控制理论往往得不到 好的悴制效果*本立介智的运动腔制靠统运用的F1D控制具有 絞强的鲁棒性且參數易于调整，在工业卩C机上易于实现。运动控制系统的硬件部分如图1所示，串联连接的1个闭环 构成系统整体，H 屮包恬两个模皿凶 坏电流坏.速度环) 和-个控制坏(位置 环人电流环巾*电 流调节gACR输出 控制电压UC与外 加高频角波调制 电斤盏加丫再送人V/T环节(即脉冲形成、分配和驱动环节人从而 控制IGBT的通断时间，调节PWM
3、放丸器对电动机輸出的平均功 車t霍尔电流传感器用"检测电枢回路电流5附成电流环反锻"速度坏的速度反憐倍号取自播速发屯机，反愦环节中加人 唸波是前龍除低速时的I皆波*速度關节器ASR的辅出垦Uci 作为电流调节器ACR的给定量，有绘大限幅值U ci in, “限制 眾大电枢冋路电潦值口位置环中怔置传感元件(增量式光电编码器)将运动机构咒时 的位務或转角变化量L7A. B相差分脉神形式丧线传输到现场控 制站(工业PC)中进行编码器脉冲记数，M鎂鮒数字化位置信息. 形成位置外环的数字反WL其屮为了'消除现场强干扰源在編码 器信号传输过程屮对其的噪声貂响，保旺定位耕度，采用
4、数字遞 波方法抑制干扰"位罟环的给罡可以是操作人员在现场控制站键 盘上即时输人的.运动轴所期望达到的隹蛙数据*也可以是由已 按頤实际工乂婆求編写好的运动轨迹文件顺序給出位置信息.现 场控制站计算位豈设定与反债的偏塞后，根据偏差范围采取相应 的盖略*黙后榔数于栓制作用经IVA转换器变成模也控制电压* 再由低通谑耀器完成信畔懑波后，输出口切作为速度坏皓定，从 而最终调节电动机转速，完成II标的准确宦位.实际蛊统揣要事 个轴协训运动.所以由多个D/A转换器M及峯个编码辭脉冲计 数器构成相他结构的数字位S外环完成辜轴运动控制口在整个系统设计中，电流环，速度坏中的FID调节器和位 誤数字円门控
5、制算法的设计U改產散雅定是控制系统设什过程中 的更要环节，2.1积分PID控制算法(1) 抿据实际情呪人衙设定一阖值£叽(2) 当|匕(It) | > c时,也即偏差值| e (k) I比较大时， 采用PD控制，可使超调St大幅度降低，又便棊统有轶快的响应 速度"(3) 当|巳(k) | < eB-J ,也旣偏差值|电(k) |比较小 时，無用P1D控制，可保证系统的控制精窿”N2带死区的PID控制算法实际系统要求机械装置运动到 位丿二控制作川不要频驚变动，口,免机械磨损*只左累积偏差超 出-定范围后才作调整，所以系统还娶加上带死区的P1D控制, 相应的控制算法
6、为2. ?控制算法流程 图粽合J上两科改进算 法后，得到图2所示系统 位置环数字P1D控制算 法流程2.4畚数调整方法采用PIDJH器数附整| 定法，这种方法根据大晟1 实际经验的总结*人为假 设一宦约束条件以咸少 独立变并的个数。例如， 通过一些经船数据，可 将数字P1D控制器中比例系数KP.积分时间常数T1和微分时何 常数的整定简化成对-牛塞数KP的密定得到相应的差分 方程为讥 k)=K2.4§e(k)-3.5e(k-l)412.5e(k-2)良采用这种方法，再线整定畚数的时间大为减少.控制魅 果也较为理想口参考文献III孙虎章主編.自动控制原理| 2陈伯时，电力拖动自动控制系统。机械工业出版社2位置环PiD控制算法朋合采用积分PID控制算袪和帶死区的JJJD控制算法。科技锻讯 SCIENCt & TECHNOLOGY INFORMA I ION1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.