[发明专利]运动控制PID参数的快速调节方法

摘要

一种运动控制PID参数的快速调节方法，涉及激光设备的运动平台中X、Y两轴电机，基于衰减曲线法、趋势读定法和经验试凑法的PID参数快速整定方法，通过被控对象单位阶跃响应曲线呈现出的性能参数计算出Kp、Ki、Kd的参考值，然后根据变化趋势和工程经验进行进一步微调，最终确定出适合系统的最佳参数，其优点是解决PID参数调节中过度依赖工程经验，时间长、难以精确控制的缺陷，进而大大提高整定效率和电机运动控制质量。

主权项

一种运动控制PID参数的快速调节方法，涉及激光设备的运动平台中X、Y两轴电机，其特征在于包括如下步骤：一、给系统单位阶跃信号，首先根据经验选取一个较大的Kp值，而设置Ti为无穷大，Td为零，即Ki＝Kd＝0，得出此时系统的单位阶跃响应曲线；二、由大到小逐渐减少Kp的值，直至出现(M1‑期望输出)∶(M2‑期望输出)＝4∶1的衰减比位置，几下此时的Kp值P1，并从此时的单位阶跃响应曲线上读取衰减周期T1；三、对于上一步骤如果难以读定衰减比为4∶1的情况，则可近似认定波动两次达到稳定状态的曲线即可认定为衰减比为4∶1的衰减过程；四、根据P1和T1由以下公式确定出Kp、Ti、Td的参考值：Kp＝0.8·P1；T1＝0.3·T1；Td＝0.1·T1进而确定出Ki、Kd的值：Ki＝Kp/Ti，Kd＝Kp·Td由以上步骤确定出参考值后，进一步的微调，此时根据曲线的趋势读定误差e和误差的变化率ec的变化按照如下四条规则进行微调：(1)当e＞0，ec＜0且e很大时，为保持快速反应，使误差绝对值以最大速度减小，应取较大kp，较小ki与kd；随着e的减小，为防止超调过大，应减小kp、ki，甚至取消ki，同时增加kd；(2)当e＜0，ec＜0时，系统处于超出稳态且偏差增大的阶段，为降低超调，应取较大kd，较小ki与kp；(3)当e＜0，ec＞0时，系统处于趋于稳态的阶段，为提高响应速度，应取较大kp以快速进入稳态，又为减小超调，应加大kd，减小ki，避免积分超调带来的振荡；(4)当e＞0，ec＞0时，系统出现下超调，偏差向增大的方向变化时应取较大kd；而偏差达到最大值趋于稳态值时，应减小kd，增大kp与ki。