继电自整定法是在ＺＮＴ经验法基础上的改进，其原理是利用设定继电器滞环的参数，引起系统等幅振荡

 

       继电自整定法是在ＺＮＴ经验法基础上的改进，其原理是利用设定继电器滞环的参数，引起系统等幅振荡    肇庆高空升降车出租, 肇庆高空升降车价格, 肇庆高空升降车多少钱  位置式ＰＩＤ算法需要将ｋ时刻之前的所有误差全部求和，因此存在巨大的计算量，且一旦控制器发生故障，将会产生很大的超调，造成误动作。为了避免这样的安全隐患，设计了增量式ｐｒｏ算法，它输出一个相对增加量，是两个时刻的位置式输出的差，常应用于只需要输出相对增量的场合，如控制步进电机， 在本文研究中，由于控制器是循环采样的工作方式，且输出控制电流需要绝对值，于是采用离散化的位置式ＰＩＤ控制。指在ＰＩＤ控制器结构确定后，对比例、积分、微分工个参数进行调整以达到控制系统所需的动态响应要求，是ＰＩＤ控制器设计中最重要的环节。只有调整到适当的参数，才能发挥ＰＩＤ控制器的优势作用，否则系统会出现振荡、延迟等问题，丧失了控制的意义。对控制参数进行整定的方法多种多样，但基本可以归纳为两类，第一类方法是通过理论计算，第二类方法是通边试验调试。理论计算的方法是在系统的数学模型基础上利用么式计算出ＰＩＤ控制参数。典型的理论计算方法有ＺＮ经验法、ＩＳＴＥ最优整定法、继电自整定法、内模ＰＩＤ参数整定法等。ＺＮ经验法是根据系统传递函数的最小模型，归纳出反参数与系统开环增益Ｋ、纯滞后时间常数Ｔ、惯性时间常数ｒ的经验么式，根据系统自身的这些参数计算出相应的控制参数。技ＴＥ是基于时间与误差乘积积分的性能指标，来衡量控制系统好坏，它能在控制系统偏差的同时减小调整时间，是较好的评定指标。投ＴＥ最优整定法化是基于Ｋ、Ｔ、ｒ工个参数的经验公式，但与ＺＮ经验法相比，该经验么式还有另外的参数，且参数会根据一比值不同而取不同值，更具有适应性，控制效果更好。

       继电自整定法是在ＺＮＴ经验法基础上的改进，其原理是利用设定继电器滞环的参数，引起系统等幅振荡，然后根据极限振荡环得到系统增益以及系统周期的临界值，再根据ＺＮ经验公式计算兰个控制参数。内模ＰＩＤ参数整定法是基于内模控制（ＭＣ）的芯想得出的一种整定方法，即ＰＩＤ控制器应与内模控制系统下的反馈控制器等价，经过处理后，得到控制参数仅和低通滤波器的时间常数有关，故只需要调整一个参数，且该时间常数影响系统的调节时间和鲁棒性，使系统的控制效果更好。试验整定法主要有试凑法、临界化例法、反应曲线法和衰减法。试凑法是人工选择ＰＩＤ控制参数，在多次试验调试后，得到满足控制要求的控制参数。该方法原理简单，但需要充足的经验，否则会浪费大量时间也不能得到理想的控制效果。临界比例法是只加入比例环节，调整比例参数，使系统出现等幅振荡，将送时的比例系数记录下来并找出临界振荡周期，然后依据经验么式，计算出器控制参数值，不同的系统对应经验公式也不完全相同，仍需要进一步通过试验调整。反应曲线法是在开环状态下，如阶妖信号，然后用一阶加纯滞后系统逼近原系统，然后根据ＺＮ经验么式计算出ＰＩＤ控制参数。衰减法是在仅有比例环节的情况下，调整比例度使系统响应曲线以４：１或１０：１的比率衰减，然后根据么式计算ＰＩＤ控制参数。根据控制系统的特点及要求，本文采用的是临界比例法进行ＨＤ参数整定，具体整定过程及最终参数选取将在下一节中介绍。

      为了验证控制策略的可行性，并且更加方便控制参数的调整，搭建ＡＭＥＳｉｍ和Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的联合仿真模型，在ＡＭＥＳｉｍ中搭建回转阀的液压回路部分模型，在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中搭建控制算法部分模型。ＡＭＥＳｉｍ与Ｓｉｍｕｌｉｎｋ联合仿真的顺利运行，需要安装好ＡＭＳｉｍ、Ｓｉｍｕｌｉｎｋ和ＶＣ＋＋Ｚ个软件，并且版本匹配，在ＡＭＥＳｉｍ和Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中进行适当设置后，将ＡＭＥＳｉｍ中模型作为Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中的Ｓ－Ｆｕｎｃｔｉｏｎ调用，将棲口模块的传递数据连好线，设置好仿真参数后，进入仿真模式，在Ｓｉｍｕｌｉ址中运行即可。联合仿真模型的建立在第二部分中的ＡＭＥＳｉｍ模型基础上，插入与Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的接口模块，得出ＭＳＣ独立阀芯回转阀液压系统仿真模型。该仿真模型共４个输入４个输出，输入包括马达流量、马这左腔压为、马达右腔压力以及操作信号，输出即４个比例电墙铁的控制电流。ＭＳＣ独立芯回转阀液压系统仿真模型将ＡＭＥＳｉｍ模型在Ｓｉｎｍｌｉｎｋ中作为用户自定义的函数插入，ＡＭＥＳｉｍ中的输入和输出与Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中的输入和输出正好相反，Ｓｉｍｕｌｉｎｋ把从ＡＭＥＳｉｍ中输出的流量、。压力以及操作信号，经过流量控制和压力控制算法计算电磁铁控制电流输入到ＡＭＥＳｉｍ中。操作信号Ｕ的正负控制回转马达的正反转，Ｕ大于０时，ＩＩ和１３起作用，马达正转，马达右腔压力Ｐ２是背压，Ｕ小于０时，口和１４起作用，马这反转，马达左腔压力Ｐ１是背压。Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中仿真模型，每部分都经过封装，使界面更清晰整洁。

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      在根据控制策略搭建好仿真模型后，需要通过仿真模型来测试控制策略是否可行及它的优化效果，而控制策略中最重要的就是Ｐ控制参数的选择，故首先需要研究各个控制参数对回转系统性能的影响。由于ＰＩＤ控制器主要影响系统的动态性能，而系统的动态性能好坏一般可以利用对阶跃信号的响应来反映，故对仿真模型系统设置一个阶跃控制信号，使入口阀苦在瞬间打开，不断调整ＰＩＤ控制参数，观察不同参数下的系统响应情。ＰＩＤ控制器包括比例项、积分项和微分项，比例系数与系统误差直接相乘得到比例项，是最直接最迅速作用于系统的。Ｋｐ的值越大，系统的响应速度就越快，稳态误差越小，但过大，会使系统振荡次数变多，稳定时间增多，Ｋｐ过小，响应又会过慢，稳态误差大。不同比例系数对ＭＳＣ独立阀回转阀液压系统的影响，从开始，值越大，马达流量越大，流量上升斜率越快，稳态误差越小，稳定时间也越长，系统压为冲击越大，为１时，马这流量则出现振荡，无法达到稳定，故比例项系数主要影响系统的响应速度。由于比例项是误差的乘积，故稳态误差永远不能为零，在对精度要求不高的场合下，可以只使用Ｐ控制器，而本系统中，需要达到对回转速度的精确控制，故还需加入积分项。  

      不同比例系数对系统性能的影响, 积分控制由于自身特性通常不会单独使用，总是会和其他两个环节构成ＰＩ控制。积分项是由分系数与误差的积分的乘积构成，表示的是对过去的误差的累积，只要误差存在，积分项就永远累加，误差为正时，积分项一直累积变化，使误差逐渐减小，当误差为负后，分项才会减小，当误差为零，则分项保持恒定，故它对系统最大的作用是消除稳态误差。积分系数越大，就能越快达到理想值，但如果过大，会使超调量增加，并容易出现积分饱和，且积分作用是误差和的累加，本身具有严重的滞后作用，会影响系统稳定性，若积分系数过小，则久久不能使稳态误差为零。 不同积分系数对马达流量以及系统压力的影响，流量图中可以看到积分系数越大，马达流量越快达到理想值。压为图是经过放大处理的，看到积分系数越大，系统压为冲击越大，当分别为８、１５、２０时系统压力峰值相同是由于缓冲溢流阀的作用，限制了压力冲击。当积分系数过大时，马达流量出现超调甚至振荡，故需根据需要选择合适的积分系数。

     不同积分系数对系统性能的影响, 微分控制一般来说也总是和比例控制或者工者一起共同使用。微分项是微分系数与误差的变化值的乘积，误差逐渐增大，微分项为正，误差逐渐减小，则徵分项为负，它是基于误差未来的变化趋势的，具有超前预测、早期修正的作用，故微作用能抑制误差的变化，当误差逐渐碱小时，微分项提前制动，能使系统超调量有效降低，且使调节时间更短。但微分系数过大，会使制动作用过早，延长调节时间。对于滞后现象严重的控制系统，可以加入微分控制改善动态特性，但微分作用的缺点在于对干扰敏感，会降低系统的抗干扰能为。对于流量控制系统来说，一般不需要加入微分控制，故此处不对微分系数对本系统的影响做仿真研究。ＰＩ控制将比例控制和积分控制结合，积分作用可以消除稳态误差，比例作用能克服积分作用响应慢的缺点，互相弥补增进，使本系统中的马达流量控制可以边到要求。在两个参数共同调节时，当比例系数较大，积分系数还较小时，就己经出现振荡，此时还不能很快这到理想流量，若继续增大分系数，则会使振荡更加严重，故需要减小比例系数。两系数需要不断配合调整，才能得到满足系统所需性能要求的响应曲线。

    在了解各控制参数对系统的影响后，对各工况下的ＰＩＤ控制参数进行整定选取，本文采用临界比例法进行控制参数整定。临界比例法是一种实验法，它不需要知道控制对象具体的传递函数模型，而是根据前人的理论和实际经验总结出了经验公式，由此计算出各项控制参数。对闭环控制系统，调节ＰＩＤ控制器使其仅含有比例控制，由小到大逐渐调节控制器的比例增益，直到系统发生等幅振荡。此时从系统的响应曲线上能够读出两个重要数据：一个是临界比例增益，另一个是相邻两个波形的时间间隔即临界振荡周期。其具体的调节步骤如下：（１）在闭环控制系统中，设置控制器的积分时间７；为最大（７；＝〇〇），并设置微分时间（／；＝０），使系统在纯比例控制下运行。比例增益适合，测试操作一段时间，将系统投入自动运行。（２）由小到大逐渐调节比例，直到系统出现等幅振荡为止，此时的比例增益Ｋｐ，就被称为临界增益，记为；而此时系统的振荡周期被称为临界振荡周期。（３）根据前面得到的，可计算出Ｐ控制器的各项控制参数，比例系数积分时间７；和微分时间的值。

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