高空升降车PID控制器参数的整定   佛山高空升降车出租, 佛山高空升降车租赁, 高空升降车出租   增量型PID控制算式，控制系统得到数据是通过位置传感器采集得到的数字信息，是以模拟PID控制算式无法使用。因此，需要先将模拟PID的控制算式离散化为数字PID控制算式，又称为增量型PID的控制算式。PID的控制算式的离散化是将连续时间ty(t)u(t)-++e(t)+_+积分连杆机构比例微分离散化为采样时刻点KT，K为采样序号（，T为采样周期，那么：——第K次采样时刻点控制器的输出值，e(K)——K时刻输入的信号偏差，e(K1)——（K-1）时刻输入的信号偏差.PID控制器主要分为位置型算式和增量型算式[45]。式（5.6）称为PID控制器的位置型算式。由于位置型PID控制算法会累加控制误差，加大控制器的运算量，削弱控制效果。而增量式PID控制算法控制量为增量,计算时不需要做累加，误差和控制精度比较小，能够有效减少运动时的冲击。因此，增量型PID控制器在工程实践中的应用较为普遍。本文选用增量型PID控制为研究对象。可以发现PID增量型控制算式的最主要的部分就是对比例系数（PK）、积分时间常数（IT）和微分时间常数（DT）三特征参数的调节。

     将PID控制器分别设置到每个连杆的控制系统中，完成PID控制系统的设计。PID控制系统设计的核心内容就是对PID控制器参数的整定。其原理是按照被控过程中的油缸阶跃响应速率控制特性来确定其比例系数、积分时间常数和微分时间常数。PID控制器参数整定的方法主要分为两类[：一是理论计算整定法。基于精确的数学模型，通过理论计算确定控制器参数。由于数学模型存在误差，所以不能直接使用计算得到的控制器参数，必须进行调整和实际工程的改良。二是工程整定方法。此方法主要根据工程经验，而不仰仗于准确的数学模型，能够直接在控制系统的测试中整定，且方法简便、易于控制，因而在实际生产中应用较多。虽然工程整定方法分为临界比例法、反应曲线法和衰减法，但实质上都依赖于试凑法，再根据工程经验公式对控制器参数进行整定。因此本文采用试凑法进行参数的整定。（1）一级连杆PID控制器参数的整定48在MATLAB/Simulink中建立一级连杆控制系统的PID调试流程图。根据调试图调整一级连杆控制系统PID控制器的PK、IT和DT三特征参数。 通过调试框图的调整阶跃响应，从而进行一级连杆PID控制器的参数进行调整。发现在其参数为pK=2、IT=0.05、DT=0.02时控制器的阶跃响应效果较为理想。图5.8为添加控制算法与未添加控制算法时油缸的阶跃响应。经过对比发现，添加PID控制算法之后，油缸的响应时间减少，稳态性能较好。控制校正之后，此时的一级连杆控制系统的闭环传递函数确定为：（2）二级连杆PID控制器参数的整定按照一级油缸参数整定的方法进行二级连杆系统PID控制参数的整定，多次调试之后，发现在参数为pK=1、IT=15、DT=0.002时二级连杆控制系统的阶跃响应效果较为理想.  

   （3）三级连杆PID控制器参数的整定同理，可以发现在参数为pK=0.2、IT=5、DT=0.008时第三级连杆控制系统的阶跃响应效果比较理想。PID控制算法校正之后，三级油缸闭环控制系统的传递函数为： 经过仿真结果表明，加入PID控制算法之后，油缸的阶跃响应速度明显提高，控制系统比较灵敏，且稳态误差较小。将整定得到的参数应用于控制器中，能够较好的控制轨迹。本文通过计算控制系统的开环传递函数，绘制出Bode图，验证了开环控制系统的稳定性；在控制系统稳定的基础上，采用PID控制算法进行轨迹控制研究；通过控制系统传递函数的分析研究最终得到闭环控制系统的传递函数；借助MATLAB/Simulink得到稳定状态下PID控制的参数，验证了参数选择的正确性。

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     工作平台定向作业的分析,   本文主要研究高空升降车在不同方向上的轨迹规划控制，根据第四章提到的相关内容，将方向划分为水平方向、垂直方向和倾斜方向。本文选择在关节空间内进行轨迹规划，因此仿真分析直接在关节空间中进行。设定初始状态下各关节转角分别为01020330,100,120，根据正向运动学方程得到起始位置工作平台是位姿为[473，0，634，53]。在关节空间内对个关节转角进行直线插补，得到各关节转角随时间变化的函数图像。此时，随着插补时间的不断更新可即时得到，输出位姿序列。通过第二章逆向运动学中，可以得到关节转角函数与油缸伸长量的关系。经过PK、IT、DT三特征参数的调节PID控制器采集到信息之后通过控制电液比例阀控制进油量进而控制油缸伸缩量。至此，完成了全部高空升降车连杆机构的控制过程。

      连杆机构运动的驱动力来自于液压驱动，基于AMESim建立其机械液压模型结合MATLAB/Simulink构建其控制系统的数学模型，用以贴近实际工况。真水平运动时Z坐标保持不变，假设经过时间ft=4s之后达到目标位置，经验证在高空升降车连杆机构的工作空间之内。逆向运动学求解和选择此时各连杆的关节转角分别为。正负号代表方向，规定以Y轴逆时针旋转的角度为正，顺时针旋转的角度为负.  根据运动学分析借助MATLAB可得到在水平方向上关于各个关节转角随插补时间变化的图像。在水平方向上运动过程中，关节转角运动较为平稳，没有发生突变，造成震荡。  求解得到在水平方向上各油缸伸缩量，控制器通过电液比例阀控制油缸伸缩。 根据关节空间的轨迹进行工作平台位姿的模拟，得到了工作平台水平方向移动的图像。根据控制算法及其控制器的研究，将一级油缸伸缩量与关节转角的对应关系输入PID控制系统，将整定好的PK、IT、DT参数设置到控制器上，在AMESim与MATLAB/Simulink进行联合仿真，提取仿真结果，得到工作平台的轨迹跟踪图像。  研究分析证明了本文所采用的控制系统具有较好的响应特性。 工作台水平方向移动时，基本实现了高空升降车连杆机构在垂直方向上的轨迹控制，保证了运动的可靠性和平滑性。且控制系统具有较好的跟随特性，自整定参数的PID控制器有效调节了控制系统的超调量和误差，轨迹平稳、平滑，且轨迹角度误差较小。

       在初始状态,起始位置工作平台的位姿进行垂直方向上的运动，运动过程中Y坐标保持不变。假设经过时间t之后达到目标位置，在其工作空间之内。逆向运动学求解和选择此时各连杆的关节转角分别为：12359,44,125。借助MATLAB仿真可得到在垂直方向上关于各个关节转角随插补时间变化的图像。 根据关节空间的轨迹进行工作平台位姿的模拟，得到了工作平台垂直方向移动的图像。在垂直方向上运动过程中，关节转角运动轨迹较为平稳，没有发生剧烈突变，造成震荡。表明工作台垂直方向移动时，基本实现了高空升降车连杆机构在垂直方向上的轨迹控制，保证了运动的可靠性和平滑性。整定参数的PID控制器有效调节了控制系统的超调量和误差，使得轨迹平稳、平滑，能够实现在垂直方向上的轨迹控制，有效提高了控制系统的控制精度。

    在初始状态，起始位置工作平台的位姿进行垂直方向上的运动，运动过程中Y、Z坐标保持同样的变化。假设经过时间t之后Y、Z同时增加200mm，到达目标位置，且目标位置在其工作空间内。逆向运动学求解和选择此时各连杆的关节转角分别为：12351,60,133。借助MATLAB可得到在倾斜方向上关于各个关节转角随插补时间变化的图像。在倾斜方向上运动过程中，关节转角运动较为平稳，没有发生突变。直观地表现了工作平台在倾斜方向的移动，本文的研究成功实现了工作平台在倾斜方向的运动。根据关节空间的轨迹进行工作平台位姿的模拟，得到了工作平台倾斜方向移动的图像。经过MATLAB/Simulink和AMESim仿真可得到预期的目标轨迹与实际输出轨迹之间的对比。工作平台的倾斜方向的轨迹控制基本实现。PID控制器有效调节了控制系统的超调量和误差，使得轨迹平稳、平滑，基本实现了高空升降车连杆机构在倾斜方向上的轨迹控制，保证了运动的可靠性和平滑性。通过以上分析可知，在对关节空间进行插补进行轨迹规划以及采用PID控制算法进行控制的过程中，误差最大值一般发生在关节转角上，因此控制中应减少关节转角的插补时间输入，提高控制精度。

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