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電動執行器的速度與位置控制

來源: 時間:2019-10-12 08:44:02
  電動執行器的速度調節基于PI控制實現,系統從上位機獲取閥門速度設定值;經渦輪蝸桿減速處理后作為步進電機速度給定值。如上所述,通過霍爾傳感器輸出的電機位置信號可以計算出電機實際速度;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,進而實現電機轉速的調節。
  電動執行器的控制系統檢測到的電流信號,經轉換電路處理后可變為0~3.3V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系,所以根據A/D所采集電壓值可以得到閥門位置設定值R(k)。同時,通過步進電機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)控制電機開向運動、關向運動、停止等,以保證閥門精確地運動到用戶指定的位置。   
  無論是速度PID控制還是位置PID控制,當電機啟動、停止或者設定值大幅變化時,系統輸出會存在很大的偏差。此種情況下,如果簡單采用常規PID控制算法勢必造成積分積累,將導致比較大的系統超調,甚至引起系統振蕩。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,而且能夠減小超調量。積分分離PID控制算法可以描述為:   
 。1)定義積分項系數α和系統閾值ε>0;   
 。2)如果系統偏差|e(k)|>ε,此時α=0;可以采取PD控制,在保證系統快速響應的同時避免出現較大超調;   
 。3)如果偏差|e(k)|≤ε,此時α=1;可以采用PID控制,從而保證系統控制精度。
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