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      电动执行器的速度与位置控制

      2022-03-06 12:54:20   点击量: 

      电动执行器的速度调节基于PI控制实现，系统从上位机获取阀门速度设定值；经涡轮蜗杆减速处理后作为步进电机速度给定值。如上所述，通过霍尔传感器输出的电机位置信号可以计算出电机实际速度；实际速度和给定速度值的差值作为PI控制器的输入。而PI控制器输出作为相电流控制的参考值。相电流采样值和参考值的差值作为电流PID控制器输入，其输出直接控制PWM信号，进而实现电机转速的调节。

      电动执行器的控制系统检测到的电流信号，经转换电路处理后可变为0～3.3V的电压信号，然后传送至TMS320F2812的A/D端口。由于电流信号大小与阀门位置成线性关系，所以根据A/D所采集电压值可以得到阀门位置设定值R（k）。同时，通过步进电机上装配的光电编码器以及TMS320F2812的正交脉冲编码（QEP）电路，可以检测、计算出阀门实际位置c（k）。将实际值和设定值之间的差值e（k）作为阀门位置PID控制器的输入，其输出u（k）控制电机开向运动、关向运动、停止等，以保证阀门地运动到用户的位置。
      无论是速度PID控制还是位置PID控制，当电机启动、停止或者设定值大幅变化时，系统输出会存在很大的偏差。此种情况下，如果简单采用常规PID控制算法势必造成积分积累，将导致比较大的系统超调，甚至引起系统振荡。因此，本文引入了积分分离PID控制算法，该算法不但可以保持积分作用，而且能够减小超调量。积分分离PID控制算法可以描述为：
      （1）定义积分项系数α和系统阈值ε＞0；
      （2）如果系统偏差|e（k）|＞ε，此时α=0；可以采取PD控制，在保证系统快速响应的同时避免出现较大超调；
      （3）如果偏差|e（k）|≤ε，此时α=1；可以采用PID控制，从而保证系统控制精度。
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