一种自衰减系统增量式PID参数单相继电反馈自整定方法技术方案

本发明专利技术提出了一种自衰减系统增量式PID参数单相继电反馈自整定方法，与传统的继电反馈自整定方法不同，本发明专利技术针对移动承载平台中只能单向控制的自衰减电驱动控制系统的增量式PID控制参数自整定提出了一种新的解决方案，大大提高了控制参数的设计效率及控制的精确性与准确性。包括以下内容：系统进入单相继电反馈自整定方法，控制器切换至单相继电反馈控制器；单相继电反馈控制器根据测量值控制系统在预设区间内连续震荡；寄存器待系统产生可用波形后记录波形数据；解算器根据寄存器波形结果计算出最优控制量；最后将计算出的最优控制量输入增量式PID控制器中验证结果是否满足要求。求。求。

【技术实现步骤摘要】
一种自衰减系统增量式PID参数单相继电反馈自整定方法


[0001]本专利技术涉及驱动控制
，特别涉及一种自衰减系统增量式PID参数单相继电反馈自整定方法。

技术介绍

[0002]移动承载平台中存在许多不同的电驱动控制系统，要将这些大量的电驱动系统控制参数均调节出来，需要技术人员拥有非常丰富的理论知识且对调参过程非常熟悉。这无疑是一件工作量巨大且几乎无法准确完成的任务。由于移动承载平台的工作环境的不同，如在不同摩擦系数的路面上行驶、在不同环境温度下制动、装载不同目标物等复杂工况下，同一个控制参数不可能适应如此复杂多变的工况。因此一种能够适应多种驱动控制系统的控制参数自适应整定方法的设计有着重要的意义。
[0003]单向控制的自衰减系统指在控制过程中只能输入正值控制量且当没有控制量输入时系统状态会自衰减的系统。传统的继电反馈法一般多用于能够正反向控制的普通系统，而对只能单向控制的自衰减系统，传统的继电反馈法几乎无法得到正确的解算结果。而移动承载平台与传统继电反馈法不同，移动承载平台中只能采用单向控制的自衰减电驱动控制系统，移动承载平台中的纵向控制中，油门加速与制动减速互相独立控制，均为只能单向控制的自衰减电驱动控制系统，其油门只能加，整定过程中减速靠行驶阻力自衰减，使系统产生震荡，制动整定时给定一个固定的速度行驶，减速靠制动控制，加速靠固定速度，使系统产生震荡。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对移动承载平台中只能单向控制的自衰减电驱动控制系统增量式PID控制参数自整定提出了一种提高控制参数的设计效率、提高控制的精确性与准确性的方案。
[0005]本专利技术提供一种自衰减系统增量式PID参数单相继电反馈自整定方法，所述自衰减系统增量式PID参数单相继电反馈自整定方法包括以下步骤：
[0006]步骤1，控制器转换为单相继电反馈控制器，并初始化系统参数；
[0007]步骤2，控制器依据反馈的测量值控制系统在预设区间内连续震荡，并通过对比测量值与震荡上下限值控制继电器通断使系统连续震荡；
[0008]步骤3，将系统采集的震荡波形转换为对称继电特性震荡；
[0009]步骤4，待采集器得到可用波形数据后控制器断开使系统停止，解算器根据波形数据计算出理想K
p
、K
i
、K
d
值。
[0010]更近一步地，在步骤1中，所述系统参数包括震荡上限值、震荡下限值、采样周期、控制量的最大值。
[0011]更近一步地，在步骤2中，所述使系统连续震荡还包括以下步骤：
[0012]步骤21，当系统的状态量小于预设区间最大值时，单相继电反馈控制器输入值x为预设上限与测量值的差值，根据单相继电器特性，控制器输出的控制量y为H，自衰减系统收
到正向激励，系统状态量上升；
[0013]步骤22，当系统状态量大于预设区间最大值时，单相继电反馈控制器输入值x为预设下限与测量值的差值，根据单相继电器特性，控制器输出的控制量y为0，自衰减系统根据自身自衰减速率衰减；
[0014]步骤23，当系统状态量低于预设区间最小值时，重复步骤21、22，采集器在系统产生稳定震荡后采集系统上升沿所需时间t1、下降沿所需时间t2、系统实际最大震荡值H
max
、系统实际最小震荡值H
min
。
[0015]更近一步地，在步骤3中，获取所述震荡波形上升沿数据作为解算，加入ΔH修正幅值以消除自衰减效应对控制量计算的影响，下降沿为消除自衰减效应后的模拟反向继电控制数据，转换后的震荡周期为2t1；修正幅值为：
[0016][0017]t1为上升沿所需时间，t2为下降沿所需时间，H
max
为系统实际最大震荡值，H
min
为系统实际最小震荡值。
[0018]更近一步地，在步骤4中，对输出信号进行傅里叶级数展开，进行谐波分析：
[0019][0020]a0表示傅里叶系数中常值分量，a
n
表示傅里叶系数中n倍频余弦分量幅值，b
n
表示傅里叶系数中n倍频正弦分量幅值，ω0表示基频，t表示时间，n表示傅里叶级数项序号，
[0021]当定义正弦输入信号时，非线性环节的稳态输出中一次谐波分量和输入信号的复数比为非线性环节的描述函数，用N(x)表示：
[0022][0023]x表示输入值，a1表示傅里叶级数一次余弦分量，b1表示傅里叶级数一次正弦分量。
[0024]更近一步地，在步骤4中，标准继电反馈法自整定中的控制器继电特性为：
[0025][0026]当继电器以固定频率转换时，可看为输入信号视为正弦信号：
[0027][0028]其中，A为输出信号的幅值。
[0029]更近一步地，在步骤4中，在频域中，当频率等于穿越频率时，系统处于临界状态，临界增益的理论值为：
[0030][0031]G
p
表示系统传递函数，ω
c
表示临界震荡频率。
[0032]当系统处于临界稳定时，由奈奎斯特稳定判据得：
[0033]G
p
(jω
c
)N(x)＝
‑1[0034]故系统的临界增益与临界周期为：
[0035][0036][0037]T
u
表示临界周期。
[0038]根据得到的系统的临界增益与临界周期，由Z
‑
N法可得系统控制器的控制量为：
[0039]K
p
＝0.6K
u
[0040][0041][0042]T表示采样周期。
[0043]本专利技术达到的有益效果是：
[0044]本专利技术提供的自衰减系统增量式PID参数单相继电反馈自整定方法实现了对自衰减系统的PID参数自整定，解决了传统继电反馈PID自整定方法适用范围小的局限性，使复杂系统(如移动承载平台)中各个被控环节特别是仅能单向控制的自衰减系统均能自适应整定，大大提高了复杂系统配置调试的效率，提高了控制系统参数的设计效率及控制的精准性。
附图说明
[0045]图1为本专利技术单相继电反馈自整定方法的整定过程流程图。
[0046]图2为本专利技术单相继电反馈自整定方法的系统控制器切换示意图。
[0047]图3为本专利技术单相继电反馈自整定方法的单相继电反馈控制示意图。
[0048]图4为本专利技术单相继电反馈自整定方法的波形转化示意图。
[0049]图5为本专利技术单相继电反馈自整定方法中自衰减系统单相继电反馈结果转换为标准继电反馈结果示意图。
具体实施方式
[0050]下面结合附图对本专利技术的技术方案进行更详细的说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。
[0051]如附图1所示，本专利技术提供一种自衰减系统增量式PID参数单相继电反馈自整定方
法，包括以下步骤：
[0052]步骤1，系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自衰减系统增量式PID参数单相继电反馈自整定方法，其特征在于，所述自衰减系统增量式PID参数单相继电反馈自整定方法包括以下步骤：步骤1，控制器转换为单相继电反馈控制器，并初始化系统参数；步骤2，控制器依据反馈的测量值控制系统在预设区间内连续震荡，并通过对比测量值与震荡上下限值控制继电器通断使系统连续震荡；步骤3，将系统采集的震荡波形转换为对称继电特性震荡；步骤4，待采集器得到可用波形数据后控制器断开使系统停止，解算器根据波形数据计算出理想K
p
、K
i
、K
d
值。2.根据权利要求1所述自衰减系统增量式PID参数单相继电反馈自整定方法，其特征在于，在步骤1中，所述系统参数包括震荡上限值、震荡下限值、采样周期、控制量的最大值。3.根据权利要求1所述自衰减系统增量式PID参数单相继电反馈自整定方法，其特征在于，在步骤2中，所述使系统连续震荡还包括以下步骤：步骤21，当系统的状态量小于预设区间最大值时，单相继电反馈控制器输入值x为预设上限与测量值的差值，根据单相继电器特性，控制器输出的控制量y为H，自衰减系统收到正向激励，系统状态量上升；步骤22，当系统状态量大于预设区间最大值时，单相继电反馈控制器输入值x为预设下限与测量值的差值，根据单相继电器特性，控制器输出的控制量y为0，自衰减系统根据自身自衰减速率衰减；步骤23，当系统状态量低于预设区间最小值时，重复步骤21、22，采集器在系统产生稳定震荡后采集系统上升沿所需时间t1、下降沿所需时间t2、系统实际最大震荡值H
max
、系统实际最小震荡值H
min
。4.根据权利要求1所述自衰减系统增量式PID参数单相继电反馈自整定方法，其特征在于，在步骤3中，获取所述震荡波形上升沿数据作为解算，加入ΔH修正幅值以消除自衰减效应对控制量计算的影响，下降沿为消除自衰减效应后的模拟反向继电控制数...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁飞，刘杰，欧涛，章慧靖，姜潮，雷飞，
申请(专利权)人：湖南仕博测试技术有限公司，
类型：发明
国别省市：