多轉(zhuǎn)式電動執(zhí)行器的速度與位置控制技巧分享
更新時間:2022-01-21 點擊次數(shù):1572
多轉(zhuǎn)式電動執(zhí)行器的速度調(diào)節(jié)基于PI控制實現(xiàn),系統(tǒng)從上位機(jī)獲取閥門速度設(shè)定值;經(jīng)渦輪蝸桿減速處理后作為步進(jìn)電機(jī)速度給定值。如上所述,通過傳感器輸出的電機(jī)位置信號可以計算出電機(jī)實際速度;實際速度和給定速度值的差值作為PI控制器的輸入。而PI控制器輸出作為相電流控制的參考值。相電流采樣值和參考值的差值作為電流PID控制器輸入,其輸出直接控制PWM信號,進(jìn)而實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。
電動執(zhí)行器的控制系統(tǒng)檢測到的電流信號,經(jīng)轉(zhuǎn)換電路處理后可變?yōu)?~3.3V的電壓信號,然后傳送至TMS320F2812的A/D端口。由于電流信號大小與閥門位置成線性關(guān)系,所以根據(jù)A/D所采集電壓值可以得到閥門位置設(shè)定值R(k)。同時,通過步進(jìn)電機(jī)上裝配的光電編碼器以及TMS320F2812的正交脈沖編碼(QEP)電路,可以檢測、計算出閥門實際位置c(k)。將實際值和設(shè)定值之間的差值e(k)作為閥門位置PID控制器的輸入,其輸出u(k)控制電機(jī)開向運(yùn)動、關(guān)向運(yùn)動、停止等,以保證閥門地運(yùn)動到用戶的位置。
無論是速度PID控制還是位置PID控制,當(dāng)電機(jī)啟動、停止或者設(shè)定值大幅變化時,系統(tǒng)輸出會存在很大的偏差。此種情況下,如果簡單采用常規(guī)PID控制算法勢必造成積分積累,將導(dǎo)致比較大的系統(tǒng)超調(diào),甚至引起系統(tǒng)振蕩。因此,本文引入了積分分離PID控制算法,該算法不但可以保持積分作用,而且能夠減小超調(diào)量。積分分離PID控制算法可以描述為:
?。?)定義積分項系數(shù)α和系統(tǒng)閾值ε>0;
?。?)如果系統(tǒng)偏差|e(k)|>ε,此時α=0;可以采取PD控制,在保證系統(tǒng)快速響應(yīng)的同時避免出現(xiàn)較大超調(diào);
(3)如果偏差|e(k)|≤ε,此時α=1;可以采用PID控制,從而保證系統(tǒng)控制精度。