Krok dyskretyzacji i nastawy PID w dyskretnym serwomechanizmie napięciowym

pol Article in Polish DOI: 10.14313/PAR_243/5

send Andrzej Bożek , Leszek Trybus Politechnika Rzeszowska, Katedra Informatyki i Automatyki, al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów

Download Article

Streszczenie

Przedstawiono metodę doboru kroku dyskretyzacji i nastaw dyskretnego regulatora PID dla modelu serwomechanizmu z silnikiem sterowanym napięciowo, opisanym jako integrator ze stałą czasową. Założeniem metody jest lokalizacja potrójnego bieguna układu zamkniętego, aby zapewnić gładkie przebiegi regulacyjne. Daną projektową stanowi czas regulacji. Zbadano, w jakim stopniu filtracja składowej różniczkującej regulatora skraca wymagany krok dyskretyzacji. Rozważono także rozszerzony problem projektowy z zadanym dodatkowo stopniem filtracji.

Słowa kluczowe

integrator ze stałą czasową, krok dyskretyzacji, regulator PID, serwomechanizm napięciowy, sterowanie dyskretne

Discretization Step and PID Settings for Voltage Controlled Discrete Servo

Abstract

A method for selection of discretization step and discrete PID controller settings is presented for a model of servo with voltage controlled motor, described by an integrator with time constant. The method assumes a triple pole location of the closed-loop system to provide smooth control transients. Settling time is a design data. Influence of filtering degree in controller derivative component on reduction of discretization step is examined. Extended design problem with the filtering degree being an additional requirement is also considered.

Keywords

discrete-time control, discretization step, integrator with time constant, PID controller, voltage controlled servo

Bibliography

  1. Ellis G. (Ed.), Control System Design Guide, 4th ed. Butterworth-Heinemann, 2012.
  2. Deskur J., Kaczmarek T., Zawirski K., Automatyka napędu elektrycznego. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2012.
  3. Yang S.-M., Lin K.-W., Automatic Control Loop Tuning for Permanent-Magnet AC Servo Motor Drives, “IEEE Transactions on Industrial Electronics”, Vol. 63, No. 3, 2016, 1499–1506, DOI: 10.1109/TIE.2015.2495300.
  4. Franklin G.F., Powell J.D., Emami-Naeini A.F., Feedback Control of Dynamic Systems, 8th ed. Reading: Addison-Wesley, 2019.
  5. Chang P.H., Jung J.H., A Systematic Method for Gain Selection of Robust PID Control for Nonlinear Plants of Second-Order Controller Canonical Form, “IEEE Transactions on Control Systems Technology”, Vol. 17, No. 2, 2009, 473–483, DOI: 10.1109/TCST.2008.2000989.
  6. Qi Z., Shi Q., Zhang H., Tuning of Digital PID Controllers Using Particle Swarm Optimization Algorithm for a CANBased DC Motor Subject to Stochastic Delays, “IEEE Transactions on Industrial Electronics”, Vol. 67, No. 7, 2020, 5637–5646, DOI: 10.1109/TIE.2019.2934030.
  7. Żabiński T., Trybus L., Tuning P-PI and PI-PI controllers for electrical servos, “Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences”, Vol. 58, No. 1, 2010, 51–58, DOI: 10.2478/v10175-010-0005-7.
  8. Bożek A., Trybus L., Tuning PID and PI-PI servo controllers by multiple pole placement, “Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences”, Vol. 70, 2022.
  9. Seborg D.E., Edgar T.F., Mellichamp D.A., Doyle F.J., Process Dynamics and Control, 4th ed. New York: Wiley, 2016.
  10. MATLAB, wersja 9.11.0 (R2021b), Natick, Massachusetts, 2021.
  11. BECKHOFF New Automation Technology. Available: https://www.beckhoff.com/
  12. Maxima CAS homepage. Available: https://maxima.sourceforge.io/