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PID自适应控制器在调速系统中的应用是嘛

发布时间:2021-07-23 05:22:37 阅读: 来源:晶钢门角码厂家
PID自适应控制器在调速系统中的应用是嘛

PID自适应控制器在调速系统中的应用

介绍了由PLC控制实现的神经络PID自适应控制器。实验表明,该技术对于提高控制精度是行之有效的,具有在调速系统中推广应用的价值。

1 引言

本系统是针对制氧机厂W160型落地镗床X、Y、Z3个进给最高转速为3 000r/min,最低转速≤30r/min的直流电动机,实现静态无静差S=0、调今年10月速范围D≥1 000;动态电流超调量σι/%≤5%、速度超调量σn%≤10%无级调速系统。直流可逆双闭环调速系统中,需要两级PID控制器进行调节,但要实现如此高精度的调速,单纯采用常规的PID控制器,很难达到系统的要求。随着神经络理论的发展,将应用最广泛的PID控制器与具有自学习功能的神经络相结合,已成为智能控制的一个新方向,并在这一方面取得了一些研究成果 [2,3]。其中由单神经元构成的PID自适应控制器,是将PID控制规律融进神经络之中,实现神经络与PID控制规律的本质结合,共同完成PID白适应调节。其络结构如图1—1所示,它是由比例、积分、微分2个单元组成的一种动态前向络,各层神经元个数、连接方式、连接权值是按PID控制规律的基本原则和已有的经验确定的,能够保证系统的稳定和快速收敛。文中用PLC实现神经络PID自适应控制,并应用于直流逻辑无环流可逆调速控制系统,使系统的控制精度达到了只有理论上才能实现的无静差。

2 PLC控制系统的组成

根据W160型落地镗床直流调速系统动、静态性能指标的要求,考虑到该设备的控制设备、器件数量多、对系统运行安全可靠提出的更高要求,采用高可靠性的PLC作为控制核心,以晶闸管为执行机构的直流调速控制系统,取代原设备的交流电动机一发电机一直流电动机庞大报废车特别如此的调速系统。PLC实现的调速系统如图2—1所示。系统主要由两部分构成,系统框图如图2—2所示。其中PLC实现神经络PID自适应控制器与逻辑无环流双闭环的控制部分,长划线一点一点虚线框内为(V--M)三相桥式晶闸管一电动机系统,GT为V--M系统的晶闸管触发电路,它由硬件实现。短划线虚线框内为换向软开关,由PLC软件实现。

该系统为速度、电流双闭环调速系统,也就是说PLC对这3个模拟输入信号分别进行速度调节器和电流调节器相串联的两级PID运算,向晶闸管的触发电路给出移相电压信号。所以,系统跟随的快速性及控制精度关键取决于PID调节器的设计和调节精度。采用单神经元组成的PID自适应控制器,既有传统PID控制器的优点,又有神经络的并行结构和学习记忆功能,并且结构简单,易于实现,所以它更适合于控制系统。

3PID自适应控制器

常规PID控制算法为:

式()中T为采样周期,Kp是比例系数,K1=Kp=TI是积分比例系数,KD=KPTD是微分比例系数。

根据上式,组成由两层线性神经络构造的控制器,如图1—1所示。

以梯度法可得神经络PID控制系数修正式:

其中r为系统给定值,Y为系统输出值,Lr为学习步长:0<Lr<1

对于Wi的初值及学习步长,它不仅关系到是否达到全局最小点,而且也影响学习时间的长短[4]。对于该文所针对的高精度、快响应系统尤为重要。

4基于PLC的自适应控制方法

在直流双闭环调速系统中,为了提高系统响应的快速性和限流的必要性,电流内环仍然采用传统的PI调节器,而转速环则采用神经络PID自适应控制器,以提高系统的鲁棒性。这两级相串联的PID运算都由PLC实现,把这一运算环节作为中断程序来处理。PLC的PID自适应控制中断处理子程序流程如图4—1所示。

根据系统所要实现的功能以及PLC顺序执行程序的特点,编写PLC的程序。

选用西门子公司S7—200系列的PLC进行系统配置。根据逻辑无环流可逆直流调速系统实际运行的要求,PLC主要实现了两新加坡国立大学的研究人员还在研究对PET气凝胶进行简单的表面改性级串联PID自适应调节及逻辑换向。同时,还实现了系统保护功能和系统显示功能。

5结束语

用PLC实现的神经络PID自适应控制器应用于调速系统,控制精度高不延续创新是不行的,而且经济可靠、抗干扰能力强,在允许负载、电枢电阻和转动惯量变化的范围内,都能保持响应的快速性以及无静差、无超调的优良性能。它特别适用于机床控制系统,既可以实现调速部分,同时也可利用PLC顺序控制的应用特点,替代其余的继电器控制部分,这样可使系统结构紧凑,便于维护。(end)

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