数控机床控制系统PID参数自整定方法研究.pdfVIP

测控 DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2015．08．024 数控机床控制系统PID参数 自整定方法研究母 付兰慧 ，周 磊 ，曹永军 (1．深圳市方元数控科技有限公司，广东深圳 518055；2．广东省 自动化研究所，广东广州 510000) 摘要 ：数控机床在整个现代制造工业中处于核心地位，针对数控机床控制系统的三环结构设计了一种PID控制器整定方法；对 数控机床位置环进行了机理建模、分析，通过RMSE评价机制得到系统模型；采用单纯形法寻优参数，并采用参数优化的方法 和辨识方法提出一套自整定机制 ，讨论了如何选择优化准则，找出不同性能指标要求下适合的优化标准。实验证明，通过该 自 整定机制得到的控制器参数可以应用到数控机床的加工生产中。 关键词：数控机床；系统辨识；单纯形法；自整定；PID控制器 中图分类号：TG659 文献标识码：B 文章编号：1009—9492(2015)08—0087—05 Study0fPID Self-TuningMethodinCNCControl FULan—hui，ZHOULei，CAOYong-jun (1．FangyuanNCTech．Co．，Ltd．，Shenzhen518055，China； 2．GuangdongInstituteofAutomation，Guangzhou510000，China) Abstract：CNCsystem isthecoreofthemodernindustry．Inthispaper，weproposedaself-tuningmethodofPID controllerin CNC controlsystem．ThepositionloopismodeledandanalyzedwithRMSEevaluationmechanism．Basedonsimplexme~od，useparameter optimizationandidentificationtoestablishtheself-tuningmethod．Findouttheoptimalcriteriafordifferentperformancerequirementsby discussinghow tochoosetheoptimalcriteria．Theexperimentsprovidethatthesefl-tuningmethodcanbeappliedtotheprocessingand productionofCNC． Keywords：CNC；system identification；simplexmethod；self-tuning；PIDcontroller 1概述 取过程对象输出特征点的整定法、基于模式识别 在工业中，三环控制是数控系统控制结构所 的专家系统整定法及基于参数优化方法等 1。本 采用的经典方式 ，如图1所示 ，即电流环、速度 文综合采用上述方法，提出一套灵活性高、快速 环和位置环u。其中，电流环、速度环通常由驱动 性好且精确度高的PID自整定机制 ，从而代替人 器来完成 ；位置环控制通常在运动控制器 中实 工手调，本文的研究在工业 自动化生产中具有重 现，以达到更好的轨迹控制。但是 ，控制器参数 要的意义 。 常常是依据现场调试和经验人工 进行设定的，这样就会要求操作 者有一定的经验，而且会很大程 度地降低加工 的效率 ，已有 的 PID参数人工整定法对技术操作 员的经验要求高，并且较耗力耗 时。PID控制器参数整定的方法 很多，基本上分为在辨识被控对 象参数的基础上进行整定法、抽 图1 三环控制的结构图 广东省科技计