伺服系统及其PID调节电路技术方案

本实用新型专利技术提供一种伺服系统及其PID调节电路，所述PID调节电路具有输入端口和输出端口，并包括依次设于二者间且电连接的放大模块和ID运算模块，所述ID运算模块包括均与放大模块电连接的积分单元和微分单元，所述放大模块设有用于调节放大比例的可调变阻器。通过在放大模块设置可调变阻器，来调节电路的放大比例及二阶系统的阻尼状态，使得系统可以更稳定、平顺地运行，也具有较大的适用范围。

Servo system and PID control circuit

【技术实现步骤摘要】
伺服系统及其PID调节电路
本技术涉及领域自动控制
，尤其涉及一种PID调节电路及应用该PID调节电路的伺服系统。
技术介绍
在科学实验及生产过程中，常常需要使某些物理量(如速度、温度、电压、电流等)保持常量或按某种规律变化。要满足这些要求，就要对系统进行及时控制，现代控制系统的重要组成部分PID调节电路由此应运而生。然而，由于现有的PID调节电路中，比例电路的放大比例为固定值，其功能较为单一，适用范围较窄。
技术实现思路
本技术的首要目的旨在提供一种放大比例可调且适用范围较大的PID调节电路。本技术的另一目的旨在提供一种应用上述PID调节电路的伺服系统。为了实现上述目的，本技术提供以下技术方案：作为第一方面，本技术涉及一种PID调节电路，具有输入端口和输出端口，并包括依次设于二者间且电连接的放大模块和ID运算模块，所述ID运算模块包括均与放大模块电连接的积分单元和微分单元，所述放大模块设有用于调节放大比例的可调变阻器。优选地，所述放大模块包括串接的一级运放单元和二级运放单元，其中，所述可调变阻器设于任意一级运放单元中。优选地，所述可调变阻器设于一级运放单元中。优选地，所述微分单元可工作于一阶和二阶两种状态；所述ID运算模块还包括与微分单元连接以实现其在一阶和二阶工作状态之间切换的切换单元。优选地，所述微分单元包括运算放大器、并联且跨接于运算放大器的反相输入端和输出端之间的两个电容，一端与运算放大器的反相输入端连接的电阻；所述切换单元包括DS继电器，其第三端口与电阻的另一端连接，DS继电器的第四端口与运算放大器的输出端连接。优选地，所述DS继电器的第一端口连接于输入端口，第二端口连接于输出端口，并且第一端口与第二端口之间连接有二极管，所述二极管的阳极与第二端口连接，阴极与第一端口连接。进一步地，所述PID调节电路还包括设于所述ID运算模块与输出端口之间的稳态滤波单元。进一步地，所述PID调节电路还包括与输入端口连接的参考电压提供单元。优选地，所述参考电压提供单元包括DC/DC转换芯片。进一步地，所述PID调节电路还包括与输入端口连接的状态指示单元。作为第二方面，本技术涉及一种伺服系统，其包括上述PID调节电路。相比现有技术，本技术的方案具有以下优点：本技术的PID调节电路，由于在放大电路中设置可调变阻器来调节放大的比例，从而可以通过调节电路中电阻的阻值实现不同比例的放大或缩小，以及调节二阶系统的阻尼状态，使得PID调节电路可以适用于不同的场合，扩大其适用范围。另外，可以控制继电器对微分单元的工作状态进行切换，使PID调节电路可满足工作于一阶系统或二阶系统的功能，进一步增大PID调节电路的适用范围。本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。附图说明本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本技术一种实施方式的PID调节电路的原理框图；图2为本技术一种实施方式的PID调节电路的电路图。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。如图1和图2所示，本技术涉及一种PID调节电路，适用于伺服系统中，用于电路的电平转换和参数调节，使系统更稳定、平顺地运行。所述PID调节电路包括输入端口10、输出端口40，依次设于输入端口10和输出端口40间并电连接的放大模块20、ID运算模块30、稳态滤波单元70，以及均与所述输入端口10电连接的参考电压提供单元50和状态指示单元60。所述输入端口10和输出端口40采用通用的接口，以便于与不同的模块进行连接，与不同的系统环境进行无缝对接。所述放大模块20包括电连接的一级运放单元21和二级运放单元22，并且每级运放单元均包括运算放大器，所述一级运放单元21的输入端与所述输入端口10连接，二级运放单元22的输出端与ID运算模块30连接。其中，所述一级运放单元21设有可调变阻器R42，用于调节该一级运放单元21的放大比例，进而调节放大模块20乃至整个PID调节电路的放大比例，实现放大比例的扩大或缩小，以及调节二阶系统的阻尼状态，使系统更平稳地运行，也可适用于更多系统中。在另一个实施方式中，所述可调变阻器也可设于二级运放单元22中。优选地，所述放大模块20中的运算放大器采用TI公司所生产的OP07功率放大芯片，其具有良好的信噪比，更宽的环境适应性，更好的稳定性。所述ID运算模块30包括并联的积分单元31和微分单元32，以及与微分单元32连接以实现其一阶和二阶工作状态切换的切换单元33。所述积分单元31和微分单元32的输入端均与二级运放单元22的输出端连接，二者各自的输出端均与稳态滤波单元70连接。优选地，所述微分单元32包括运算放大器、跨接于运算放大器反相输入端和输出端之间的两个并联电容，一端与运算放大器反相输入端连接的电阻。所述切换单元33包括DS继电器DS2、DS3，其第三端口与该电阻另一端连接，第四端口与电容的并联节点(未标示)连接，由此可以通过控制该DS继电器的工作状态，来实现微分单元32的工作模式在一阶和二阶之间的切换，使伺服系统工作于一阶系统或二阶系统。该PID调节电路工作于一阶或二阶系统，可以通过DS继电器的工作状态来获知。另外，所述DS继电器的第一端口连接于输入端口10，第二端口连接于输出端口40，并且第一端口与第二端口之间连接有二极管(未标示)，所述二极管的阳极与第二端口连接，阴极与第一端口连接。所述稳态滤波单元70设置于ID运算模块30与输出端口40之间，用以消除外部干扰，进一步保证系统的平稳运行。优选地，所述稳态滤波单元70主要包括运算放大器及跨接于运算放大器的反相输入端和输出端之间的RC滤波单元。所述参考电压提供单元50与输入端口10连接，用于接入外部电源为该PID调节电路供电以及提供参考电压。所述参考电压提供单元50采用型号为L7812CV的DC/DC转换芯片实现，为OP07提供参考电平，为调节电路提供宽泛的调压范围。该参考电压提供单元用于将±15V的直流电压，转换为±12V的直流电压并输出。其输入端和输出端均连接有滤波单元。进一步地，所述PID调节电路还通过所述状态指示单元60来显示电源供电以及参考电平供电状态，以便于获知供电是否正常。所述状态指示单元60主要由多个发光二极管构成，多个发光二极管与输入端口的不同端口对应连接，以对应指示不同模块的供电是否正常。作为第二方面，本技术还涉及一种伺服系统(未图示)，其采用上述PID调节电路。由于PID调节电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PID调节电路，具有输入端口和输出端口，并包括依次设于二者间且电连接的放大模块和ID运算模块，所述ID运算模块包括均与放大模块电连接的积分单元和微分单元，其特征在于，所述放大模块设有用于调节放大比例的可调变阻器。/n

【技术特征摘要】
1.一种PID调节电路，具有输入端口和输出端口，并包括依次设于二者间且电连接的放大模块和ID运算模块，所述ID运算模块包括均与放大模块电连接的积分单元和微分单元，其特征在于，所述放大模块设有用于调节放大比例的可调变阻器。


2.根据权利要求1所述的PID调节电路，其特征在于，所述放大模块包括串接的一级运放单元和二级运放单元，其中，所述可调变阻器设于任意一级运放单元中。


3.根据权利要求1所述的PID调节电路，其特征在于，所述微分单元可工作于一阶和二阶两种状态；所述ID运算模块还包括与微分单元连接以实现其在一阶和二阶工作状态之间切换的切换单元。


4.根据权利要求3所述的PID调节电路，其特征在于，所述微分单元包括运算放大器、并联且跨接于运算放大器的反相输入端和输出端之间的两个电容，一端与运算放大器的反相输入端连接的电阻；
所述切换单元包括DS继电器，其第三端口与电阻的另一端连接，D...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨焕强，王玖珍，王晓亮，王志攀，东君伟，
申请(专利权)人：中山赛思普电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44