1 引言

　　本文針對PID控製的特點，設計了一種積分分離的控製方法，即當係統誤差較大時，取消積分環節，避免由於(yu) 積分累積引起係統較大的超調;當係統誤差較小時，引入積分環節，以消除誤差，提高控製精度。將這種積分分離PID控製應用於(yu) 交流伺服係統的位置實時控製，從(cong) 而使控製過程的靜態、動態性能指標較為(wei) 理想。

　　2 係統結構設計

　　積分分離PID控製交流伺服係統結構如圖1所示。圖中θd為(wei) 給定角位移，θ為(wei) 電機轉軸的實際角位移，e為(wei) θd和θ進行比較而得到的偏差，則有：

　　圖1中，u為(wei) PID控製的轉速期望值;ωd為(wei) 期望電機轉速;ω為(wei) 實際電機轉速;ωd與(yu) ω的偏差經過轉速調節器產(chan) 生期望的電機電磁轉矩Td由於(yu) 內(nei) 環的不足可由外環控製來彌補，所以轉速調節器采用一般的PI調節器即可，而電機的電磁轉矩控製則采用直接轉矩控製方法。

　　3 積分分離PID控製器

　　PID控製是一種技術成熟、應用廣泛的控製方法，其結構簡單，而且對大多數過程均有較好的控製效果。其離散PID控製規律為(wei) ：

　　式中，u(k)為(wei) k時刻控製器的輸出量;KP，KI，KD分別為(wei) 比例係數，積分係數和微分係數;e(K)為(wei) 當前時刻的交流伺服係統的位置與(yu) 期望值之差;e(k-1)為(wei) 上次采樣時刻的交流伺服係統的位置與(yu) 期望值之差。

　　由式(2)可得到控製器輸出第k個(ge) 周期時刻的控製量u(k)和第k-1個(ge) 周期時刻的控製量u(k-1)之間的增量為(wei) ：

　　在PID控製中，積分環節的作用是消除靜態誤差，提高係統的控製精度。如果在誤差較大的初始階段引入積分環節，會(hui) 造成：PID的積分累積，從(cong) 而引起係統較大的超調。因此，本文針對PID控製的特點，設計了一種積分分離的控製方法，積分分離PID控製算法的程序框圖如圖2所示。

　　當係統誤差較大時，取消積分環節，采用PD控製，避免由於(yu) 積分累積引起係統較大的超調;當係統誤差較小時，引入積分環節，采用PID控製，以消除誤差，提高控製精度。即：

　　式中，ε>0為(wei) 人為(wei) 設定的閾值。

　　積分分離控製算法可表示為(wei) ：

　　式中，T為(wei) 采樣時間，a為(wei) 積分項的開關(guan) 係數，即：

　　4 實驗研究

　　用於(yu) 實驗的交流電機參數為(wei) Pn=2.2 kW，Un=220 V，In=5 A，nn=1 440 r/min，r1=2.91 Ω，r2=3.04 Ω，Is=0.456 94 H，Ir=0.456 94 H，Im=O.444 27 H，Ten=14 N 。

　　通過實驗表明，積分分離PID控製充分發揮了PID控製調節精度高的優(you) 點，提高了係統的控製精度。

　　5 結語

　　本文提出了一種基於(yu) 積分分離PID控製的交流伺服係統，在係統誤差較大時，取消積分環節;當誤差較小時，引入積分環節，從(cong) 而使係統的靜態和動態性能指標較為(wei) 理想。這種控製方法提高了係統的精度。仿真實驗結果表明，該控製器具有很好的動靜態性能，是一種行之有效的控製器。