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电动执行器的速度与位置控制

点击次数:323    发布时间:2019-07-26

       电动执行器的速度调节基于PI控制实现,系统从上位机获取阀门速度设定值;经涡轮蜗杆减速处理后作为步进电机速度给定值。如上所述,通过霍尔传感器输出的电机位置信号可以计算出电机实际速度;实际速度和给定速度值的差值作为PI控制器的输入。而PI控制器输出作为相电流控制的参考值。相电流采样值和参考值的差值作为电流PID控制器输入,其输出直接控制PWM信号,进而实现电机转速的调节。
  电动执行器的控制系统检测到的电流信号,经转换电路处理后可变为0~3.3V的电压信号,然后传送至TMS320F2812的A/D端口。由于电流信号大小与阀门位置成线性关系,所以根据A/D所采集电压值可以得到阀门位置设定值R(k)。同时,通过步进电机上装配的光电编码器以及TMS320F2812的正交脉冲编码(QEP)电路,可以检测、计算出阀门实际位置c(k)。将实际值和设定值之间的差值e(k)作为阀门位置PID控制器的输入,其输出u(k)控制电机开向运动、关向运动、停止等,以保证阀门地运动到用户指定的位置。
  无论是速度PID控制还是位置PID控制,当电机启动、停止或者设定值大幅变化时,系统输出会存在很大的偏差。此种情况下,如果简单采用常规PID控制算法势必造成积分积累,将导致比较大的系统超调,甚至引起系统振荡。因此,本文引入了积分分离PID控制算法,该算法不但可以保持积分作用,而且能够减小超调量。积分分离PID控制算法可以描述为:
  (1)定义积分项系数α和系统阈值ε>0;
  (2)如果系统偏差|e(k)|>ε,此时α=0;可以采取PD控制,在保证系统快速响应的同时避免出现较大超调;
  (3)如果偏差|e(k)|≤ε,此时α=1;可以采用PID控制,从而保证系统控制精度。