[发明专利]用于改变比例积分微分控制器的模式的装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于改变比例积分微分控制器(下文中，称为PID控制器)的模式的装置和方法。更加具体地，本发明涉及用于改变PID控制器模式的装置和方法，当PID控制器的操作模式从手动模式改变到自动模式或者从自动模式改变到手动模式时，其能够消除在模式改变中产生的影响以及稳定地实施模式改变。

背景技术

总的来说，PID控制器被广泛用于控制包括电动机等各种类型的负载的驱动。驱动负载的PID控制器的操作模式被分成自动模式和手动模式。

在自动模式中，PID控制器通过将速度检测信号输入至负载来确定负载的当前状态，并且通过PID控制负载的已确定状态和由用户设定的速度命令信号来生成用于驱动负载的驱动信号。然后，PID控制器基于生成的驱动信号驱动负载。

因此，自动模式被用于根据负载的当前操作状态驱动处于用户所期望状态中的负载，而且PID控制器能够通过重复地实施操作而不中止来稳定地驱动负载。

在手动模式中，PID控制器通过基于用户设定的速度命令信号生成驱动信号来驱动负载，而不管从系统反馈的负载的状态。

当用户期望时，PID控制器的自动模式和手动模式能够改变。但是，在模式改变是在基于PID控制器的输出信号驱动复杂的状态中被实施的情形中，过载被施加到系统中，并且由于模式改变产生了影响。

例如，在PID控制器的操作模式从自动模式改变到手动模式的情形中，在PID控制器根据速度检测信号和速度命令信号之间的差值输出驱动信号的状态中PID控制器仅仅基于速度命令信号输出驱动信号。

如果从PID控制器输出的驱动信号的值改变很大，那么负载的驱动状态就会被极大地改变，而且负载的驱动状态的改变会被照原样传递至系统。因此，过载被施加到系统上。

因此，在PID控制器的操作模式从自动模式改变到手动模式的情形中，通过限制由PID控制器输出的驱动信号的变化来限制模式改变中所产生的影响的产生，因此避免了系统的过载。

但是，如果在模式改变中限制了由PID控制器输出的驱动信号的变化，那么响应速度就会被延缓。

此外，在PID控制器的操作模式从手动模式改变到自动模式的情形中，PID控制器根据初始值实施PID控制，因此PID控制器需要很多时间来以稳定的状态驱动负载。因此，负载的驱动速度不是恒定稳定的，并且所以，系统会波动。

发明内容

本发明的实施例提供了一种当PID控制器的操作模式从自动模式改变到手动模式时，能够减小在模式改变中产生的影响同时不会限制驱动信号的变化的用于改变PID控制器中的模式的装置。

本发明的实施例还提供了一种当PID控制器的操作模式从自动模式改变到手动模式时，能够稳定地改变模式的同时限制时间延迟、波动或者类似现象的发生的用于改变PID控制器中的模式的装置。

应当理解的是本发明要解决的技术问题并不限于上述技术问题，而且从以下的说明中，对于本发明所属的技术领域中的普通技术人员而言，没有提及的其他技术问题将是显而易见的。

根据本发明的一个普通方案，提供了一种用于改变PID控制器中的模式的装置，该装置包括：PID运算器，所述PID运算器被配置为通过基于手动模式改变信号或者自动模式改变信号在自动模式或者手动模式中实施PID操作来生成驱动信号；手动模式缓冲器，所述手动模式缓冲器配置为当生成了手动模式改变信号时对由所述PID运算器生成的所述驱动信号进行处理，并将经过处理的驱动信号输出给负载驱动器；以及速度差积分计算器，所述速度差积分计算器配置为当生成了自动模式改变信号时分析由所述PID运算器生成的所述驱动信号，并将经过分析的驱动信号输出给所述PID运算器。

手动模式缓冲器可以包括：定时器，所述定时器被配置为当生成了手动模式改变信号时在预定时间内生成开关信号；过滤器，所述过滤器被配置为对由所述PID运算器生成的所述驱动信号进行缓冲；以及多个开关，所述开关被配置为基于所述开关信号，将由所述PID运算器生成的所述驱动信号输入到所述过滤器中，或者使得由所述PID运算器生成的所述驱动信号绕道到所述负载驱动器。

过滤器可以是在由所述PID运算器输出的所述驱动信号上实施高频过滤的滞后过滤器。

当生成了自动模式改变信号时，速度差积分计算器可以计算包括在由所述PID运算器生成的所述驱动信号中的速度差积分信号。在生成自动模式改变信号的初始阶段，PID运算器可以通过以由所述速度差积分计算器计算出的所述速度差积分信号替换所述待生成的驱动信号的所述速度差积分信号来生成驱动信号。