一種考慮時滯的隨動系統(tǒng)位置控制器整定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種隨動控制系統(tǒng)，尤其涉及隨動系統(tǒng)的位置控制器整定。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨動系統(tǒng)在各類系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，來完成身管指向跟蹤、紅外跟蹤、電視 跟蹤等，一般來說，大多數(shù)隨動系統(tǒng)由電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)組成，位置環(huán)作為隨動系統(tǒng) 的最外環(huán)，直接影響著隨動系統(tǒng)的控制性能，如定位精度、跟蹤精度及響應(yīng)的快速性等。比 例-積分（PI)控制器由于其結(jié)構(gòu)簡單且參數(shù)調(diào)節(jié)方便被廣泛應(yīng)用于隨動系統(tǒng)的位置控制 中，并滿足絕大多數(shù)的應(yīng)用場合。另外，對于采用全數(shù)字化的隨動系統(tǒng)在采樣頻率低時，延 遲作用會顯現(xiàn)出來，而需要圖形處理的光電伺服系統(tǒng)，如電視、紅外跟蹤系統(tǒng)其所包含的數(shù) 字取差環(huán)節(jié)不可避免地具有一場或兩場的延遲，因此，在進(jìn)行位置控制時，應(yīng)考慮具有延遲 環(huán)節(jié)的隨動系統(tǒng)模型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種考慮時滯的隨動系統(tǒng)位置控制器整定 方法，并克服時滯對控制性能帶來的影響，在給定的中頻區(qū)寬度下，保證系統(tǒng)具備最大的相 位裕度，保證對開環(huán)增益變化的魯棒性最好，可有效提高隨動系統(tǒng)的跟蹤精度和魯棒性位 置控制器采用比例-積分（PI)控制。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：
[0005] 第一步，根據(jù)伺服系統(tǒng)的速度環(huán)增益ΚΩ、速度環(huán)時間常數(shù)ΤΩ、電機(jī)至執(zhí)行機(jī)構(gòu)末 端的總傳動比i、位置反饋系數(shù)kfb和隨動系統(tǒng)延遲環(huán)節(jié)延遲時間τ，計(jì)算位置被控對象增 益K=Kfjkfb/i以及延遲系數(shù)β=τ/ΤΩ;
[0006] 第二步，根據(jù)給定的隨動系統(tǒng)中頻區(qū)寬度L，計(jì)算變量b=β(L2+l) +L2_L;
[0008] 第四步，計(jì)算位置PI控制器的積分時間常數(shù)1\=LTΩ;
[0010] 第六步，計(jì)算位置誤差e(t) =θ$α)-θ⑴，其中θ$α)為位置給定，θ⑴為位 置反饋；
[0011] 第七步，計(jì)算位置PI控制器的輸出
于控制速度環(huán)。
[0012] 所述中頻區(qū)寬度的取值范圍是4~20。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是：通過本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的隨動系統(tǒng)具有延遲環(huán)節(jié)的位置控制器的 參數(shù)整定和計(jì)算方法，能克服延遲時間開來的影響，提高隨動系統(tǒng)的魯棒性。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實(shí)施例。
[0015] 本發(fā)明包括位置PI控制器的參數(shù)計(jì)算和位置PI控制器的計(jì)算，具體實(shí)現(xiàn)步驟 為：
[0016] 第一步，根據(jù)伺服系統(tǒng)的速度環(huán)增益1^，速度環(huán)時間常數(shù)ΤΩ，電機(jī)至執(zhí)行機(jī)構(gòu)末 端的總傳動比i，位置反饋系數(shù)kfb，隨動系統(tǒng)延遲環(huán)節(jié)延遲時間τ，計(jì)算位置被控對象增益 K=Kfjkfb/i，以及延遲系數(shù)β=τ/ΤΩ;
[0017] 第二步，根據(jù)給定的隨動系統(tǒng)中頻區(qū)寬度L，計(jì)算變量b=β(L2+1)+L2_L，其中，中 頻區(qū)寬度的取值范圍是4~20;
[0019]第四步，計(jì)算位置PI控制器的積分時間常數(shù)1\=LTΩ;
[0021] 第六步，計(jì)算位置誤差e(t) =θ%)-θ⑴，其中θ%)為位置給定，Θ⑴為位 置反饋；
[0022]
制器的輸出，作為速度給定用于控制速度環(huán)。
[0023] 實(shí)施例1 :
[0024] 設(shè)伺服系統(tǒng)的速度環(huán)增益ΚΩ= 0. 092,速度環(huán)時間常數(shù)!1Ω= 28ms，電機(jī)至執(zhí)行機(jī) 構(gòu)末端的總傳動比i= 160,位置反饋系數(shù)kfb= 10435,隨動系統(tǒng)延遲環(huán)節(jié)延遲時間τ= 56ms，隨動系統(tǒng)中頻區(qū)寬度L= 4,則實(shí)現(xiàn)位置伺服系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)方法如下：
[0025] 第一步，計(jì)算位置被控對象增益Κ=ΚΩβ/?= 0.092X10435/160 = 6,延遲系數(shù) β=τ/ΤΩ = 2 ；
[0026]第二步，計(jì)算變量b=β(L2+l) +L2-L= 46;
[0028]第四步，計(jì)算位置PI控制器的積分時間常數(shù)1\=LTΩ=0.112s;
[0030]第六步，計(jì)算位置誤差e(t) =θ$α)-θ(t)，其中0\t)為位置給定，Θ(t)為位 置反饋；
[0031]
PI控制器的輸出，作為速度給定用于控制速度環(huán)。
[0032] 實(shí)施例2 :
[0033] 設(shè)伺服系統(tǒng)的速度環(huán)增益ΚΩ= 0. 092,速度環(huán)時間常數(shù)!1Ω= 28ms，電機(jī)至執(zhí)行機(jī) 構(gòu)末端的總傳動比i= 160,位置反饋系數(shù)kfb= 10435,隨動系統(tǒng)延遲環(huán)節(jié)延遲時間τ= 56ms，隨動系統(tǒng)中頻區(qū)寬度L= 20,則實(shí)現(xiàn)位置伺服系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)方法如下：
[0034] 第一步，計(jì)算位置被控對象增益Κ=ΚΩβ/?= 0.092X10435/160 = 6,延遲系數(shù) β=τ/ΤΩ = 2 ；
[0035] 第二步，計(jì)算變量b=β(L2+l)+L2-L= 1182 ;
[0037]第四步，計(jì)算位置PI控制器的積分時間常數(shù)T1=LTΩ = 0. 56s;
[0039] 第六步，計(jì)算位置誤差e(t) = (t)，其中0\t)為位置給定，Θ(t)為位 置反饋；
[0040]
PI控制器的輸出，作為速度給定用于控制速度環(huán)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種考慮時滯的隨動系統(tǒng)位置控制器整定方法，其特征在于包括下述步驟： 第一步，根據(jù)伺服系統(tǒng)的速度環(huán)增益K。、速度環(huán)時間常數(shù)T。、電機(jī)至執(zhí)行機(jī)構(gòu)末端的 總傳動比i、位置反饋系數(shù)kfb和隨動系統(tǒng)延遲環(huán)節(jié)延遲時間τ，計(jì)算位置被控對象增益K=Knkfi/iW及延遲系數(shù)β=τ/Τ。； 第二步，根據(jù)給定的隨動系統(tǒng)中頻區(qū)寬度以計(jì)算變量b=β(1/+1)+l2-l; 第Ξ步，計(jì)算隨動系統(tǒng)截止頻率第四步，計(jì)算位置ΡΙ控制器的積分時間常數(shù)Τι=LT。； 第五步，計(jì)算位置ΡΙ控制器的比例增益：第六步，計(jì)算位置誤差e(t) = (t)，其中fT(t)為位置給定，Θ(t)為位置反 饋； 第屯步，計(jì)算位置PI控制器的輸江作為速度給定用于控 制速度環(huán)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮時滯的隨動系統(tǒng)位置控制器整定方法，其特征在于：所 述中頻區(qū)寬度的取值范圍是4~20。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種考慮時滯的隨動系統(tǒng)位置控制器整定方法，首先根據(jù)伺服系統(tǒng)的速度環(huán)增益、速度環(huán)時間常數(shù)、電機(jī)至執(zhí)行機(jī)構(gòu)末端的總傳動比、位置反饋系數(shù)和隨動系統(tǒng)延遲環(huán)節(jié)延遲時間計(jì)算位置被控對象增益以及延遲系數(shù)；然后依次計(jì)算隨動系統(tǒng)截止頻率、位置PI控制器的積分時間常數(shù)、比例增益和位置誤差；最終得到位置PI控制器的輸出。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的隨動系統(tǒng)具有延遲環(huán)節(jié)的位置控制器的參數(shù)整定和計(jì)算方法，能克服延遲時間開來的影響，提高隨動系統(tǒng)的魯棒性。
【IPC分類】G05B11/42
【公開號】CN105242526
【申請?zhí)枴緾N201510725266
【發(fā)明人】李長紅, 楊波, 韓耀鵬, 邊黨偉
【申請人】中國兵器工業(yè)集團(tuán)第二O二研究所
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月30日