并行继电器—PID控制电动机位置伺服系统(电动机微机保护外文翻译).docVIP

并行继电器—PID控制电动机位置伺服系统 摘要：这篇论文提到一个并行继电器—PID控制电动机位置伺服系统。该控制器由一个继电器死区代替控制器和一个平行的PID替代控制器组成。继电器死区代替控制器有能力的提高瞬态系统性能当PID代替控制器能使附近稳态系统趋于稳定。系统设计方法开发各种控制器组成。设计程序通过一个实例说明了。该混合方案应用于直流电动机位置伺服系统。摘要利用数值和实验结果表明该提出的控制器具有较明显优于PID独自一人控制。 关键词：电动机控制、非线性控制、PID、继电气控制、伺服系统。 1．介绍 在现代的工业生产中电动机伺服系统是不可或缺的一部分。例如，它们被广泛的应用在机器人学、电力机车和自动化的车间。虽然很多先进的控制技术比如自我调整控制[1] 模型参考自适应控制[2] 滑模变结构控制[3]和模糊控制[4]被提出了用于改善系统的表现，传统的PI/PID控制器仍旧占有明显的优势在现实生活中的多数伺服系统中[5,6]。 PID控制器组成简单而且易于实现。然而他们可以生产大的超越目标和大的变化范围相应回应。PID控制和其它控制技术组合使用导致增加混合方案来增加纯粹PID控制能力。例如, Kim et al提出一种模糊欠补偿PID控制器为直流电动机位置伺服系统[7] Matsunaga et al提出了一种转换开关混合方案在的模糊控制器和PID控制器之间转换[8] Li et al利用遗传算法发现一个模糊逻辑PI控制[9] 本文提出了一种并行PID继电器控制 (CRPID)为电动机位置伺服系统。该CRPID是由一继电器死区控制继电器和平行PID控制继电器组成。这是继电器死区控制继电器有能力提高系统性能当PID控制继电器主要负责稳定家系统的性能。 继电器控制[10]可以被看作是一种特殊类型的变结构控制。它有一个漂亮快速响应的特点。然而,继电器控制是常伴有极限环振荡[11]。该CRPID使用一个死区继电器来消除这些震荡。因此,成熟的混合控制器有PID和继电器控制两者的优点,但同时消除了限制周期振荡。 摘要组成部分如下。第二节描述了所提出的控制方案。第三节两个替代控制器的设计方法。 第四部分说明了设计程序为例,探讨了系统的可行性所提出的方法计算。第五章运用所提出的CRPID直流电机位置伺服系统,讨论该系统的实验结果。一个方法用来降低控制由高频抖振产生噪音也在本节中讨论。数字书面结果和实验结果表明被提议的方法大大提高了CRPID的瞬态性能在测试的电动机位置伺服系统。这些被包含在第6章。 2。控制方案 图1显示了一个并行PID继电器控制器(CRPID)。 两替代控制器都包含在我们的计划。 传统的PID替代控制器是一个普通的PID控制器。 图1并行PID继电器方案控制器(CRPID) 继电器死区替代控制器由继电器死区、辅助的被控制积分器和一个重要的自耦补偿器组成。死区继电器[12,13]是一个继电器有死区输入阈值在零输入附近。死区继电器的输出是正面或负面的最大控制器输出,如果它的输入超出了死区,或零,如果它的输入在死区之内。 当系统有一个巨大的错误,继电器死区替代控制器立即输出控制信号要么正面还是负面的最大值,就这样系统反应快、迅速减小误差。继电器死区替代控制器保持那个最大输出直到系统误差变小够了。从那之后，继电器死区替代控制器由于死区的特点自动关闭,控制系统采用PID替代控制器单独处理系统规则在稳定的状态附近。 辅助有限积分器帮助PID替代控制器在一个不变的标准附近。 由于继电器死区替代控制器的稳态快速响应, PID替代控制器的积分器不能积累足够的强度维护系统输出在继电器死区替代控制器关闭之后。如果辅助有限积分器不包含在之内,调整时间因此变得更长。有限的积分器积累错误只是在最初的过渡状态，在继电器死区替代控制器关闭之后立即停止积累。因此,有限积分器实际上为系统标准提供一个初始值在稳定状态附近实际只有PID替代控制器。 经常有不可避免的出现模型错误当建模误差的时候。主要的自耦补偿器因此包括增加因此,闭环系统补偿结果的相对稳定性。 3。设计方法 3.1。 PID替代控制器设计 自从全部的控制器变成PID替代控制器在系统错误落入现在还在继电器死区之内，,PID替代控制器的设计不依赖于继电器死区替代控制器。就是说，PID替代控制器可以被设计成就好像只有PID控制器被做成在系统之内。 本PID控制器设计为了电动机速度/位置伺服系统其实已经确立。这些方法可以分为两大类:“理论设计方法”和“工程设计方法”。前者包括一般根轨迹设计方法和各种频域设计方法。这后者通常是基于工程简单化和/或减少工厂模型,利用极点零点分析取消技术和就业近似设计公式为标准型1或标准型2系统。Ziegler-Nichols极限环的调谐