（兰州石化电仪事业部）
摘要：文章首先对PID调节器进行简单介绍，在明确其基本概念的基础上，深入探讨具体设计与实际应用。主要分为硬件设计及控制算法设计两个方面。详细划分为DSP外部中断接口处理、四轴编码器信息接收与处理、控制模型的建立。旨在全方位、多角度推动运动系统中的PID调节器设计向着规范化方向发函。
关键词：运动控制系统；PID调节器；设计应用
引言：
系统平台的科学构建往往需要借助DSP芯片来实现，要求该芯片具有强大的计算控制能力，是整个系统中的关键性构成。在实际应用期间，通常存在着逻辑电路不断变化的问题，不利于系统的正常稳定运行。为了有效解决此类问题，有必要强化对PID调节器的设计。
一、PID调节器
新时代背景下，各行业达到的现代化水平直接关系到该行业的未来发展，与其核心竞争力及市场地位都息息相关。其中，衡量各行业现代化水平的重要指标之一，即为工业自动化水平。控制理论的发展主要历经了三个阶段，分别为：古典控制理论、现代控制理论、智能控制理论。其中，智能控制实际应用的代表为全自动洗衣机的出现，自动控制系统包括两种，分别为：开环控制系统、闭环控制系统[1]。一个完整的控制系统应含有控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口等。
不同类型的控制系统传感器、变送器等设置也存在着略微差异。以压力控制系统为例，该系统主要利用压力传感器；电加热控制系统则使用温度传感器。现阶段内，PID控制及相应控制器种类繁多，在日常的工业生产中也逐渐得到了广泛应用。在此形势下，智能调节器应运而生。在进行自动化调整时，一般借助智能化调整的方式来实现。
开环控制系统指的是，被控对象的全部输出，与控制器的输出并不矛盾，二者不存在着相互影响的关系。而闭环控制系统则是指，在被控对象输出后，相应的被控制量也会反过来影响着控制器的输出，并由此形成一个或多个闭环。整个系统分为正反馈及负反馈，反馈信号系统与定值信号相反，则称之为负反馈，正反馈与之相反。
二、PID调节器设计与应用
（一）硬件设计
主机一般为PC机，将核心微处理器作为重要设备，并借助DSP来实现。由于受到PC机的直接性影响，设计人员在进行调节器设计时，应采用粗处理的方式对数据实行精准处理。经过处理后的数据信息传输至运动控制系统中，考虑到传递的时效性，有必要配合使用DSP-PC通讯接口方式，进而取得良好效果。在此过程中值得注意的是，工作人员应充分把握光电编码器的作用及主要性能，采取精准合理的计算方式明确相应误差值。经过软件位置调节器的作用，明确运动速度控制量。通常包括以下两个方面：
1.DSP外部中断接口处理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆运动控制器在工作状态下，一旦超出既定的控制范围，则容易出现限位中断问题，与此同时编码器信号也会发生同样现象。各控制轴设有两个限位开关，分别为正方向与反方向。CPLD作用后，对应的限位信号则会被连接至DSP中断管脚处，此类信号经过光耦电路的作用，与DSP中的特定接口建立有效联系；
2.四轴编码器信号处理。就电路设计的角度而言，主要利用四轴编码器信息处理电路法。例如经过对光电编码器输出情况进行分析后，可得出两组的相差数值，上述操作完成后，最终得出执行元件的相关数据信息，继而展开输入处理，设定16位数字量，将所得结果及时精准的反馈给中央处理器。另外，编码处理器的主要组成为各功能模块，例如滤波、倍频、计数等。以往的电路设计可靠性较强，但抗干扰性能相对更差。
（二）控制算法设计
实行控制算法设计时，最为关键的即为建立并优化控制模型。运动控制器是系统得以正常运行的重要保证。驱动及位置控制系统运行期间，往往会存在静态、动态两种不同的性能，对于某些指标，如运动速度、跟踪及定位精确度等具有十分重要的影响。结合实际情况来看，大多数选用的控制方式仍为经典控制。比对比例型及比例——积分型控制算法，具有较为显著的使用优势，例如算法简便化、实现难度小等。但究其根本，也依然存在着些许弊端，如控制参数适应能力弱、抗干扰能力差等。
当前阶段内，市场经济的发展导致了市场竞争的激烈化，这就为制造业的相关生产提出了更高的要求，也推动着制造业不断提升自身生产效率及质量。为了更好的满足实际需求，符合形状复杂零件的加工需要，创新发展先进的控制技术已然成为相关工作开展的重中之重。利用此种方式赋予整个系统更高的稳定性，将计算精确性上升一个高度，在合理改善动态响应特性的基础上，全面强化系统参数变化的适应能力，促使其具备较高的抗干扰性能[2]。目前，多数控制方法逐步得到研发与应用，但综合来看，仍存在着一定的问题，其实价值并不明显，大致体现在以下几方面：
1.算法计算量在某种意义上对控制计算起着制约作用，导致控制实时性的基本需求无法得到满足；2.控制理论仍具备明显不足，参数设计缺乏合理性，且围绕稳定性展开的分析，最终取得的效果较差；3.建模过程中依然带有些许误差，限制了控制计算的实行。要求有关人员积极构建并完善智能型位置控制器管理体系，借助线单神经元PID及CMAC并行控制的方法，将其实际应用于数控系统构建中，在真正意义上发挥出控制作用。
结论
综上所述，运动控制器是在控制技术与运动系统共同作用下产生的，对于电机、传感器等技术，具有明显的控制作用。依照目前其发展趋势来看，运动控制系统在未来的发展过程中，将会逐步确定核心思想，即为柔性化。调节器的合理设计可以较好的满足实际需求。
参考文献：
[1]赵硕伟.运动控制系统中PID调节器设计[J].信息记录材料，2018，19（03）：47-48
[2]李飞江，李翔龙.基于IEC61131-3标准运动控制器的设计与应用[J].组合机床与自动化加工技术，2019（03）：17-19+23
论文作者:陈杰,刘琳
论文发表刊物:《河南电力》2019年3期
论文发表时间:2019/10/11
标签：调节器论文; 控制系统论文; 控制器论文; 编码器论文; 系统论文; 算法论文; 作用论文; 《河南电力》2019年3期论文;