基于PID算法的喂线机速度控制系统设计

高美玲

(黑龙江省冶金研究所，哈尔滨150040)

PID算法是一个闭环控制算法，它可以控制电机的转速，通过测量转速的传感器，将结果反馈到控制电路上，进行速度自整，使实际运行的速度和设定的速度保持一致，从而达到系统稳定。出于对喂线机生产精度的要求，对喂线机的调速系统应用PID算法，提高喂线机的喂丝精度。

1 设计方案

根据控制系统的要求，保证系统喂丝的精准度，设计调速子系统，设备调速的硬件结构示意图如图1所示。

图1 设备调速的硬件结构示意图

调速子系统采用闭环控制，运用PID运算进行速度自整，通过传感器反馈速度信息与给定速度做比较得到偏差，经过PID算法，重新输入电机，使电机运行的实际速度与给定速度基本保持一致，实现系统稳定，提高喂丝精度。

2 PID算法实现原理

PID算法实现原理图如图2所示。图中，r(t)是给定的运行速度，y(t)是控制系统实际运行的速度值，e(t)是给定值与实际输出值比较得出的控制偏差，u(t)是经过PID运算得出的电机的输入值。

图2 PID算法实现原理图

(1)比例环节的作用是对偏差发生的瞬间做出快速反应，KP增大可减小系统稳态误差，提高控制精度。但KP的增大也会降低控制系统的稳定性，甚至会造成系统不稳定。

(2)微分环节的作用是阻止偏差的变化，微分环节有助于增加系统的稳定性，能够减小稳态误差，但微分作用能够放大噪声信号。

(3)积分环节的作用是把偏差的积累作为输出。积分环节可以提高系统的无差度，提高系统的稳态性能。……