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電動執(zhí)行器的速度與位置控制
更新時間：2019-07-29 點(diǎn)擊次數(shù)：4525次
電動執(zhí)行器的速度調(diào)節(jié)基于PI控制實(shí)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，通過霍爾傳感器輸出的電機(jī)位置信號可以計(jì)算出電機(jī)實(shí)際速度；實(shí)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(shí)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(jì)算出閥門實(shí)際位置c（k）。將實(shí)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：
（1）定義積分項(xiàng)系數(shù)α和系統(tǒng)閾值ε＞0；
（2）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。
