[发明专利]一种直流电机速度伺服控制器及参数调节方法

说明书

本发明公开了一种直流电机速度伺服控制器，由第一电位器、极性转换器、比较器、第二电位器、第一积分器、第一减法器、第二积分器、第二减法器、第三电位器和反相器依次串接；由第五电位器输出端接跟随器的输入端；由跟随器的另一输入端接比较器的另一输入端；由跟随器的输出端分别接第四电位器和第二减法器的输入端；由第四电位器的输出端接第一减法器的另一输入端组成。本发明接口简单，体积小，重量轻，成本节约，参数调节方便，被控制的直流电机及负载响应快而无超调。本发明还公开了一种直流电机速度伺服控制器的参数调节方法。

技术领域

本发明涉及一种直流电机速度伺服控制器及参数调节方法，更具体地说，是涉及一种采用模拟电路实现的，能使直流电机及负载具有快速响应而无超调的速度伺服控制器及参数调节方法。

背景技术

众所周知，直流电机速度控制在工业现场有着极其广泛的应用，在很多场合为了满足响应速度和精度需求，一般都采用闭环控制。直流电机速度闭环控制系统一般包括速度指令信号、速度伺服控制器、直流伺服放大器、直流电机及负载和速度测量反馈元件。对于速度伺服控制器而言，工业中经常采用PID的控制策略，而PID控制策略往往在响应速度和超调量两方面进行权衡，有时为满足响应速度快，而采用欠阻尼的方式，系统则会出现较大超调；有时为满足无超调，而采用过阻尼的方式，系统则响应慢。究其原因：1、是由于PID控制结构的限制，在前向通道内对输入信号和反馈信号之间的误差进行PID运算，也就产生了对输入信号强迫运算，因此，直流电机速度控制系统的输出就不能快速精确复现速度指令信号；2、PID的控制参数往往采用试凑法，很大程度上取决于调试人员的调试经验，而且参数不一定是最优的；3、正是由于PID控制结构的限制造成了控制参数即使在数学上是最优的，但在伺服性能上不是最优的，只不过是在响应速度和超调量之间权衡出一个优化结果，并不能实现响应快且无超调的最佳性能。

因此，为获得较好的伺服性能，满足较高的工程需求，合理地调整控制器的控制结构是首先必须考虑的，也就需要合理布置P、I、D等运算实施的位置，减少对输入信号的强迫运算；其次，控制结构的变化带来控制参数及调节方法的变化，无超调的需求使得系统必须采用临界阻尼，在此基础上再考虑响应速度快，而响应速度是受到能量提供单元，也就是伺服放大器线性输出能力的限制，如何发挥其最大线性输出能力只有在控制参数中体现。因此，本发明先从控制结构调整入手，再根据新的控制结构确定出一套控制参数调节方法。

随着各种机械设备对综合性能要求的提高，对速度伺服系统性能提出了越来越高的要求。当今广泛使用的伺服控制器已不能满足某些高要求场合，采用新的直流电机速度伺服控制器是进一步提高速度伺服系统性能所要解决的问题所在。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中存在的问题，提供一种性价比高、参数调整方便且接口简单的直流电机速度伺服控制器及参数调节方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种直流电机速度伺服控制器，由第一电位器、极性转换器、比较器、第二电位器、第一积分器、第一减法器、第二积分器、第二减法器、第三电位器、反相器、第四电位器、跟随器和第五电位器组成；其中所述第一电位器、极性转换器、比较器、第二电位器、第一积分器、第一减法器、第二积分器、第二减法器、第三电位器和反相器依次串接；所述第五电位器输出端接跟随器的输入端；所述跟随器的另一输入端接比较器的另一输入端；所述跟随器的输出端分别接第四电位器和第二减法器的输入端；所述第四电位器的输出端接第一减法器的另一输入端。

进一步的优选，所述第一电位器至第五电位器均采用10圈精密电位器，所述参数包括第一电位器至第五电位器的分压比；所述调节方法基于的直流电机速度伺服系统，由直流电机速度伺服控制器、直流伺服放大器、直流电机及负载、测速发电机、记录仪器以及电源组成，其中直流电机速度伺服控制器顺序串接直流伺服放大器、直流电机及负载、测速发电机、记录仪器，测速发电机输出接直流电机速度伺服控制器；所述调节方法，包括如下步骤：