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4 算法分析

　　由于速度调节是在一定的速度基础上进行的，控制器只需要输出电压的变化量，因此，采用增量式PID控制算法。控制器的输入量为传感器检测到的速度与设定速度的偏差信号，输出量为控制电机转速的驱动电压的增量。电机速度闭环控制系统组成框图如图5所示。

　　在PLC中难以实现微分与积分，却可以实现差分，故把它改为差分方程形式：

(10)

　　其中，T为采样周期，k为采样序号，分别为第次和k次采样所得的偏差信号。

(11)

　　由式(10)和式(11)便可得出增量式PID 算法：

(12)

　　式中：。

　　式(12)表示了各次误差量对控制作用的影响，而且，增量式PID 控制算法只要存储最近三次采样值就可以了。

　　实际控制过程：光电编码器反馈回电机转速信号并转化为电机转速偏差信号经过PID控制器以及一系列计算处理之后，得到电机的驱动电压偏差，进而得到新的电机驱动电压， 最后经过脉宽调制器产生PWM 控制信号控制电机运转。考虑到偏差较大时， 要求快速跟踪;偏差较小时，要求精度高。但这两个要求存在一定的矛盾，如果按快速跟踪来设计控制器，在偏差小时会产生振荡或超调;如果按精度高来设计控制器，在偏差大时无法快速跟踪。为了使系统在偏差大和小时都能满足要求，采用了变速积分增量式PID算法，通过不断改变积分项的累加速度，使其与偏差大小相对应，偏差越大，积分越慢;反之则越快。

　　在选择PID参数的过程中，通常可先根据输出曲线的形状来确定参数K_p、K_I和K_D的大体范围，然后根据系统的输出，得到参数的具体值。采用Ziegler-Nichols整定经验公式来确定参数K_p和K_D的值分别为60和3 ;变速积分PID中的常数A和B分别为0.7和0.2。

5 仿真结果分析

　　系统的速度响应曲线仿真图如图6所示。

　　由图6的阶跃响应仿真结果可知，采用变速积分增量式PID控制可以避免普通增量式PID 控制所产生的过大超调，同时又提高了电机调速的快速性，其达到最高速的时间为3 s ， 而普通增量式PID控制算法达到匀速的时间为5 s ，传统交流异步电动机启动时间为16s。因此，采用变速积分增量式算法， 系统具有动态响应快、控制稳态性能好， 并能很快趋于稳定的特点， 适用于电机调速系统的高速控制。

6 结论

　　1) 使用设计的变速积分PID控制算法，通过参数分情况加入不同积分的作用进行控制，使滚刺机在启动控制上具备了启动速度快，控制精度高的良好特性，并克服了电机系统本身的滞后问题;

　　2)文中设计的新型PID控制方法，在钢厂现场有比较大的负载干扰的情况下仍然能在3s内很好的准确达到设定速度，完全满足钢厂实际滚除毛刺的工艺要求。

参考文献：

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本文来源于中国科技期刊必威娱乐平台 2016年第9期第61页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。

关键词： 滚刺机 变速积分 增量型PID 201610