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PID控制器整定-以电机和齿轮为例

理解流程是获得设计良好的控制节点的基础。传感器必须位于正确的位置,阀门的尺寸和位置必须正确。

通常,对于最佳节点控制,动态控制器增益必须尽可能高,而不会导致节点不稳定性。控制器增益选择是通过PID调谐软件(PID调谐软件)设置软件进行完成的。

PID控制:

PID控制(比例、积分、导数)并不像想象的那么复杂,许多控制问题可以通过简单的控制器来解决,而不需要使用困难的数学控制理论。用来设置控制器的技术是尝试和匹配的方法,可以成功地应用于几乎所有的控制问题。

该PID控制器可应用于机械、气动和电子设备。数字PID控制器使用微处理器和编码。每一个PID元件都是一个基本元件,对系统的作用和影响各不相同。这三个PID元素是由系统命令和来自被控对象(通常称为“植物”)的反馈组合运行的。

生产系统输出。下图显示了基本PID控制器的框图,其衍生元素仅从工厂反馈执行。将该植物反馈与命令进行比较,以获得错误。此错误信号运行比例和积分元素。得到的信号总结在一起以运行植物。为比例元素(虚线)进行更换连接;可以更好,取决于系统如何响应命令。

为了更好地理解,我们需要几个应用系统的例子,看看使用不同的控制器对它的影响:

  • 由齿轮传动的驱动马达
  • 精密定位系统
  • 热系统

这些系统中的每一个具有不同的特性,需要不同的控制策略来获得最佳性能。

电动机和齿轮

电机移动齿轮系统,用电位器或其他位置读取器测量齿轮的最终位置。可见,这个机构驱动打印机,或汽车控制系统中的节气门机构,或几乎任何通用的精确位置控制器。下图显示了这样一个系统图。电机运行电压由软件控制。降低电机旋转来驱动实际的机构。驱动的最终位置由电位器测量。

用固定电压运行的直流电动机将与现有电压成比例。通常,电机电枢有一个电阻,限制加速的能力,使电机在输入电压变化和由此产生的旋转变化之间经历一个延迟(延迟)。

一系列齿轮(齿轮系)利用电机旋转,并乘以一个常数。最后,电位器测量输出轴的位置。下图是齿和电机的联合响应阶段,时间常数为t0 = 0.2 s。系统的阶跃响应是在t = 0时输入从0移动到几个恒定价格时的输出行为。因为它处理的是一个通用的例子,这里显示的动作响应是完整规模的一部分,所以变成一个。图中显示了步进输入和运动响应。根据时间常数,电机响应开始缓慢,但一旦响应超出其方式,电机位置以稳定的速度滑动。

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