我们应该怎么来自动化设备中怎样拥有更高的精度和速度?

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我们应该怎么来自动化设备中怎样拥有更高的精度和速度?

发布日期:2017-07-04 00:00 来源:http://www.cqyuhong.com 点击:

有些厂家生产的很多设备,其精度和速度就是比其他厂家的好,这不是偶然的,电控系统的设计和调试往往十分关键。


很多人都知道PID控制器,其实在运动控制中,如果只使用PID进行调节,其控制速度和精度并不是最佳的,原因是PID控制是反馈控制,只有测出反馈值,然后才通过计算给定值和反馈值的误差经过PID计算才能得出控制输出,所以输出总是滞后于误差的产生,对于高精度的运动控制,您还需要配置前馈参数,以提高控制的精度和快速性,这样可以减小PID参数的积分深度,使得运动控制更精更快,带前馈单元的数控系统图,如下图所示。

有些厂家生产的很多设备,其精度和速度就是比其他厂家的好,这不是偶然的,电控系统的设计和调试往往十分关键。


很多人都知道PID控制器,其实在运动控制中,如果只使用PID进行调节,其控制速度和精度并不是最佳的,原因是PID控制是反馈控制,只有测出反馈值,然后才通过计算给定值和反馈值的误差经过PID计算才能得出控制输出,所以输出总是滞后于误差的产生,对于高精度的运动控制,您还需要配置前馈参数,以提高控制的精度和快速性,这样可以减小PID参数的积分深度,使得运动控制更精更快,带前馈单元的数控系统图,如下图所示。

前馈参数的确定——“碰瓷法”

简单设定PID三个参数,只要不振荡即可,设一个给定速度SV1,记录下电动机的转速n1,然后设定PID三个参数都为零,保持给定速度SV1,K1值从0开始增加,直到电动机的输出转速等于n1,记录下对应的K1值K10,则:

K1=K10

如果有几个电动机同步运行,令一个PID的三个参数为零,改变K1值,使其与其他电动机的速度基本相等,则这个K10值即为所得。

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“碰瓷法”也可以用于过程控制的前馈参数确定。


PID参数的一种简单调整方法——“二四法则”

在运动控制系统中,如果运动控制器提供PID参数自整定算法,可以进行自整定,如果运动控制器中没有自整定功能,就需要自己对PID参数进行调整,有很多书籍对比有讲解,最后让响应曲线超调部分的前后衰减比为4:1,由于多数方法都需要有专业仪器进行观察,在现场应用有时就很不方便,很多新手会不知所措,以下介绍一种简单的PID参数确定方法——“二四法则”供大家参考。


1)PID三个参数为零,P从0开始逐渐增加,直到听到电动机轻微的振动,此时为P0,则比例P取为:

P=P0/2

2)P=0.5P0,D=0,I从0开始逐渐增加,直到听到电动机轻微的振动,此时为I0,则积分I取为:

I=I0/2

3)P-0.5P0,I=0.5I0,D从0开始逐渐增加,直到听到电动机轻微的振动,此时为D0,则微分D取为:

D=D0/4

前馈参数K1及PID参数调整完后,可以用吴式方法测试运动控制性能的优劣,让速度给定SV为一个正弦参数:

SV2=k2sin(ωt)

由于速度给定SV的速度变化,求导后卫余弦函数,加速度又为正弦函数,所以我们可以十分方便地分析。测试反馈值PV,对比SV和PV,分析误差变化、速度误差变化、加速度误差变化情况


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