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電動執行器的速度與位置控制
更新時間：2019-07-29 點擊次數：4307次
電動執行器的速度調節基于PI控制實現，系統從上位機獲取閥門速度設定值；經渦輪蝸桿減速處理后作為步進電機速度給定值。如上所述，通過霍爾傳感器輸出的電機位置信號可以計算出電機實際速度；實際速度和給定速度值的差值作為PI控制器的輸入。而PI控制器輸出作為相電流控制的參考值。相電流采樣值和參考值的差值作為電流PID控制器輸入，其輸出直接控制PWM信號，進而實現電機轉速的調節。
電動執行器的控制系統檢測到的電流信號，經轉換電路處理后可變為0～3.3V的電壓信號，然后傳送至TMS320F2812的A/D端口。由于電流信號大小與閥門位置成線性關系，所以根據A/D所采集電壓值可以得到閥門位置設定值R（k）。同時，通過步進電機上裝配的光電編碼器以及TMS320F2812的正交脈沖編碼（QEP）電路，可以檢測、計算出閥門實際位置c（k）。將實際值和設定值之間的差值e（k）作為閥門位置PID控制器的輸入，其輸出u（k）控制電機開向運動、關向運動、停止等，以保證閥門地運動到用戶的位置。
無論是速度PID控制還是位置PID控制，當電機啟動、停止或者設定值大幅變化時，系統輸出會存在很大的偏差。此種情況下，如果簡單采用常規PID控制算法勢必造成積分積累，將導致比較大的系統超調，甚至引起系統振蕩。因此，本文引入了積分分離PID控制算法，該算法不但可以保持積分作用，而且能夠減小超調量。積分分離PID控制算法可以描述為：
（1）定義積分項系數α和系統閾值ε＞0；
（2）如果系統偏差|e（k）|＞ε，此時α=0；可以采取PD控制，在保證系統快速響應的同時避免出現較大超調；
（3）如果偏差|e（k）|≤ε，此時α=1；可以采用PID控制，從而保證系統控制精度。
