變速積分PID在滾刺機中的應用
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4 算法分析
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201609/310494.htm由于速度調節是在一定的速度基礎上進(jìn)行的，控制器只需要輸出電壓的變化量，因此，采用增量式PID控制算法?？刂破鞯妮斎肓繛閭鞲衅鳈z測到的速度與設定速度的偏差信號，輸出量為控制電機轉速的驅動(dòng)電壓的增量。電機速度閉環(huán)控制系統組成框圖如圖5所示。
在PLC中難以實(shí)現微分與積分，卻可以實(shí)現差分，故把它改為差分方程形式：
(10)
其中，T為采樣周期，k為采樣序號，
分別為第次和k次采樣所得的偏差信號。
(11)
由式(10)和式(11)便可得出增量式PID 算法：
(12)
式中：
。
式(12)表示了各次誤差量對控制作用的影響，而且，增量式PID 控制算法只要存儲最近三次采樣值就可以了。
實(shí)際控制過(guò)程：光電編碼器反饋回電機轉速信號并轉化為電機轉速偏差信號經(jīng)過(guò)PID控制器以及一系列計算處理之后，得到電機的驅動(dòng)電壓偏差，進(jìn)而得到新的電機驅動(dòng)電壓， 最后經(jīng)過(guò)脈寬調制器產(chǎn)生PWM 控制信號控制電機運轉?？紤]到偏差較大時(shí)， 要求快速跟蹤;偏差較小時(shí)，要求精度高。但這兩個(gè)要求存在一定的矛盾，如果按快速跟蹤來(lái)設計控制器，在偏差小時(shí)會(huì )產(chǎn)生振蕩或超調;如果按精度高來(lái)設計控制器，在偏差大時(shí)無(wú)法快速跟蹤。為了使系統在偏差大和小時(shí)都能滿(mǎn)足要求，采用了變速積分增量式PID算法，通過(guò)不斷改變積分項的累加速度，使其與偏差大小相對應，偏差越大，積分越慢;反之則越快。
在選擇PID參數的過(guò)程中，通?？上雀鶕敵銮€(xiàn)的形狀來(lái)確定參數Kp、KI和KD的大體范圍，然后根據系統的輸出，得到參數的具體值。采用Ziegler-Nichols整定經(jīng)驗公式來(lái)確定參數Kp和KD的值分別為60和3 ;變速積分PID中的常數A和B分別為0.7和0.2。
5 仿真結果分析
系統的速度響應曲線(xiàn)仿真圖如圖6所示。
由圖6的階躍響應仿真結果可知，采用變速積分增量式PID控制可以避免普通增量式PID 控制所產(chǎn)生的過(guò)大超調，同時(shí)又提高了電機調速的快速性，其達到最高速的時(shí)間為3 s ， 而普通增量式PID控制算法達到勻速的時(shí)間為5 s ，傳統交流異步電動(dòng)機啟動(dòng)時(shí)間為16s。因此，采用變速積分增量式算法， 系統具有動(dòng)態(tài)響應快、控制穩態(tài)性能好， 并能很快趨于穩定的特點(diǎn)， 適用于電機調速系統的高速控制。
6 結論
1) 使用設計的變速積分PID控制算法，通過(guò)參數分情況加入不同積分的作用進(jìn)行控制，使滾刺機在啟動(dòng)控制上具備了啟動(dòng)速度快，控制精度高的良好特性，并克服了電機系統本身的滯后問(wèn)題;
2)文中設計的新型PID控制方法，在鋼廠(chǎng)現場(chǎng)有比較大的負載干擾的情況下仍然能在3s內很好的準確達到設定速度，完全滿(mǎn)足鋼廠(chǎng)實(shí)際滾除毛刺的工藝要求。
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本文來(lái)源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第9期第61頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。
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