某位置伺服系統(tǒng)中運動控制方法技術(shù)

本論文結(jié)合上述情況，在某項目中總結(jié)出了一套對PID算法的參數(shù)進(jìn)行整定的方法。PID調(diào)節(jié)方法是三階系統(tǒng)中一種常用的有效控制方法。PID在許多系統(tǒng)中能夠得到廣泛的運用是由于這些系統(tǒng)都存在非線性和未知的干擾，尤其是在模擬和數(shù)字的混合系統(tǒng)中，由于模擬信號很容易受到影響，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計較為復(fù)雜。在一些相互合作的項目中，由于存在單位之間需要保密的原因，對系統(tǒng)的理論分析通常不能夠做到具有精確的數(shù)學(xué)模型，因此，PID算法是解決這類情況的一種有效控制方法。

1 傳統(tǒng)數(shù)字PID算法

1.1 位置式控制算法

位置式PID控制算法描述為：

令則離散化的PID位置式控制算法的編程表達(dá)式為：

式中：k――采樣序號；
u(k)――第k次采樣時刻的計算結(jié)果；
e(k)――第是次采樣相對目標(biāo)位置的偏差值；
Kl――積分系數(shù)；
KD――微分系數(shù)；
KP―― 比例系數(shù)；
TI――積分時間常數(shù)；
TD――微分時間常數(shù)；
T――采樣周期。

由式(2)可以看出，每次輸出與過去的狀態(tài)有關(guān)，要想計算u(k)，不僅涉及到e(k－1)，且須將歷次相加。故用式(2)計算復(fù)雜，浪費內(nèi)存。控制從手動切換到自動時，必須先將計算機的輸出值設(shè)置為原始閥門開度uD，才能保證無沖擊切換。

1.2 增量式控制算法

增量式PID控制算法描述為：

增量式只需計算增量，當(dāng)存在計算誤差或精度不足時，對控制量計算的影響較小。由于算式中不出現(xiàn)uO，易于實現(xiàn)手動到自動的無沖擊切換。此外，在計算機發(fā)生故障時，由于執(zhí)行裝置本身有寄存作用，故可仍然保持在原位。

基于以上兩種常規(guī)的算法，我們在實際應(yīng)用中又提出了多種改良的算法。在本項目中采用了積分分離PID控制算法。

2 積分分離PID算法

積分分離控制算法的數(shù)學(xué)模型如下：

其中，e1、e2分別表示左、右的區(qū)間，即離目標(biāo)位置的距離，這是常規(guī)積分分離PID控制算法。在實際的應(yīng)用中可以根據(jù)不同的系統(tǒng)和實際情況再度進(jìn)行分段。3 位置伺服系統(tǒng)中的算法