基于PMAC的数控技术试验台PID参数整定

　　在线性定常控制系统中，阶跃输入信号是最差的激励信号了，如果在阶跃激励作用下，系统仍然满足要求的话，那么在其它外在激励作用下就都满足要求了，所以，如果以阶跃函数作为系统的输入量，并测出系统的响应，就可以获得有关系统动态特性的信息。

　　以2号电机即Y轴电机为例，在PID调节界面选择2号电机，设定好阶跃信号的幅度和时间，选择脉冲信号。PID参数的调节过程比较复杂，要通过响应曲线进行分析判断，来确定下一步要调节的参数及其大小。依据前面所述PID调节的一般原则和步骤，逐步进行调节。系统的脉冲响应过程如图3所示。

图3系统的脉冲响应过程

　　调节时对照指令阶跃响应(位置)和位置响应曲线的关系执行相应的调节。

　　图3a为系统Kp=0时的响应曲线，由图看出系统几乎没有响应，加大比例系数；图3b表示系统存在振荡，使系统不稳定，应该减小比例系数；由图3c看出，系统的振荡消失，此时的Kp=10 000，按照此值的70％取值，即取KP=7 000；图3d的曲线表示系统出现超调，应减小积分系数；由图3e可以看出系统超调减小；图3f的曲线比较理想，能够满足控制要求。

　　2.2.2 通过抛物线响应过程调整系统的动态特性

　　对于没有前馈的位置伺服系统来说，跟随误差总是和速度、加速度成比例。伺服系统引入速度前馈和加速度前馈项后，通过用抛物线响应调节速度前馈和加速度前馈，可减小或消除系统跟随误差。通过系统的抛物线响应来进行系统的动态特性研究和评估，通过系统抛物线响应过程中的速度跟随误差来判断系统动态性能的优劣。

　　调整方法是先调整前馈项，并运行一系列的抛物线运动以观察效果，以减小跟随误差和相关系数为目的。从0开始，增加前馈增益(速度前馈，并设置加速度前馈为0，Ix35—0)，直到比率尽可能的接近0。

　　根据电机在不同速度前馈系数K_vff下的抛物线响应可知：

　　a．响应曲线(K_vff=0)表示系统在抛物线响应过程中速度跟随误差过大，主要原因是阻尼的影响，应该通过增加速度前馈系数K_vff加以调节。

　　b．响应曲线(K_vff=10000)表示系统在抛物线响应过程中速度跟随误差反相，主要原因是速度前馈系数K_vff过大，应减小K_vff加以调节。

　　c．响应曲线(K_vff=3 620)表示系统在抛物线响应过程中速度跟随误差到最小，而且集中在中部，沿运动轨迹均匀分布，是较理想的调节结果。

3 结束语

　　利用实验调整法对基于PMAC的数控技术试验台的PID参数的整定，可实现系统响应速度快、控制精度高的目的，获得良好的稳态性能和动态品质；同时，可以通过响应曲线的分析，进一步确定影响系统性能的系统参数，如摩擦、阻尼及频率等，使我们在设计系统时就考虑系统参数的匹配性，从而提高系统的设计质量。