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分离效果检测输出的控制

分离效果检测输出的控制

[来源:http://www.hqmotorcn.com]    [作者:东莞电机厂]    [日期:2018-02-08 11:10]    [热度:]

位置式PID算法输出的控制量与系统过去的状态相关,计算中用到过去误差的累加值,当误差累加值很大时,会影响系统性能。而增量式PID算法中由于没有了积分项,可以消除因为累计而造成的积分饱和,而在精度不足时,计算所得误差对输出控制量影响不大,比较容易实现较好的控制效果。

 

增量式PID算法中没有积分作用,所以一般适用于控制系统中带积分作用的对象,比如东莞电机这种具有保持历史位置功能的装置。对于PID控制器可以根据自身控制系统的要求对PID控制算法进行改进以提高系统的性能,步进电机本身的特性就决定了它的启动速度、最大转动速度和最大加速度是有一定限度的。

 

在增量式PID控制算法中,当给定值发生比较大的阶跃变化时,由PID控制器输出的控制量也会增大,如超过执行机构所允许的限度时,会引起饱和现象,同样会是系统出现超调、震荡等现象,动态性能减弱。东莞电机厂为了避免这些现象,就必须对现有的PID控制算法进行改进,对控制量的输出进行限制,从而形成了不同的改进型PID控制算法。

 

(1)积分分离PID控制算法

在实际的工程应用中,由于被控对象一般都为机械结构,所以摩擦和惯性都是无法避免的,因此很容易产生稳态误差。单独的P或者PD调节,都无法将稳态误差消除,所以当需要进一步需要提高精度时,引入积分(I)环节,消除稳态误差。但是当误差信号较大时,积分项的累计值会很大,可能会引起很大的超调,甚至震荡现象,并且也会加长调节时间。为了避免这些情况,我们选用积分分离PID算法来减弱积分项的影响。积分分离PID控制算法的基本思想为:设定一个阈值0,当误差量ek超过阈值时,减弱甚至取消积分项的控制作用,采用单独的P或者PD控制;当误差量在阈值范围内时,积分项才开始起作用。

 

当误差值比较小时,采用PID或者PI控制算法,消除系统的稳态误差,提高系统的精度;当误差值比较大时,采用P或者PD控制算法,削弱积分项作用,降低系统的超调量,提高系统的动态性能。

 

在伺服控制系统中,控制器输出的频繁改变可能会引起系统震荡,这是控制系统中不希望得到的。一般希望在满足系统性能要求的前提下,控制器的输出越平稳越好。通过对本系统步进电机进行实验的方法比较步进电机开、闭环控制算法的控制效果。开环控制我们采用了指数曲线速度控制方法,闭环控制我们采用PID控制算法。环球电机在5度阶跃指令下开、闭环响应曲线。通过曲线可以得出开环控制的指向精度为0.13度,说明指数速度控制方法仍然会存在失步、超步现象而导致控制不准;闭环控制的指向精度在0.03度以内,说明即使电机存在失步、超步现象,闭环控制不受这些现象的影响保证较高的控制精度。

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