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中山登高车出租， 登高车出租， 登高车租赁 PID控制系统参数整定与定点目标位移输出控制研究 参数整定是PID控制系统中最为重要的内容，需要根据被控系统的特性确定PID控制系统中的三个参数：𝐾，𝑇，𝑇的大小。PID控制器参数的工程整定方法，包括：临界比例法、反应曲线法以及衰减法。三种方法的共同点都需要对PID系统三参数进行工程实际运行中进行调整完善完成参数整定。因此，本文直接对被控系统进行实验，在实验中观察记录参数变化对系统响应的影响，进而选取在实验情况下的最优参数。 研究被控系统在比例系数𝐾变化下的位移响应，首先对P进行粗略估计，分别取𝐾=1，2，3，4。对比例系数𝐾𝑝进行整定时，设置定点目标位移3.25mm。设置𝑇=0，𝑇𝑑=0。硬件方面，对单根长150mm、直径0.15mm的形状记忆合金丝挂载100g砝码实现单端载荷加载。
𝐾=1、2、3、4 时定点目标位移响应可知，当𝐾=3、4时，系统响应随着时间增加仍存在围绕目标位移的上下震荡。随着比例系数𝐾由3增加到4时，震荡的幅度更加明显。当比例系数𝐾=1、2时，系统响应随着时间增加逐渐收敛于固定值。比例系数𝐾=1相较于𝐾𝑝=2时，被控系统响应后产生的超调量更小，但存在更大的稳态误差，考虑到后续可以通过在系统中增加Ti减少被控系统的稳态误差，缩小𝐾的整定范围后继续实验研究，选取𝐾=0.2、0.4、0.6、0.8与𝐾𝑝=1.2、1.4、1.6、1.8分别进行单根形状记忆合金丝单端恒定负载实验。
𝐾=0.2、0.4、0.6、0.8 时定点目标位移响应图可知，随着比例系数𝐾的增加，被控系统达到目标位移的速度增加，系统响应的超调量减小。但𝐾=0.4、0.6时，系统在达到稳态后无法维持稳态，且存在较大的稳态误差。由此缩小𝐾整定范围为0.8-1。
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𝐾=1.2、1.4、1.6、1.8 时定点目标位移响应图可知，当1<𝐾<2时，随着𝐾𝑝的增大，被控系统响应产生的超调量逐渐增加。当比例系数𝐾大于1.2时，系统存在明显震荡。综上整定𝐾的最终取值范围为0.8-1.0之间。但此范围间的系统响应在达到平衡时仍存在稳态误差，所以在P控制器的基础上缩小比例系数𝐾为原整定范围的0.6-0.8倍，同时对被控系统增加积分控制。则在缩小后的比例系数𝐾取值范围内选取𝐾=0.6，设置𝑇实验取值范围由0.01逐渐增加至0.15研究被控系统在PI控制器下的响应特性，实验过程中设置𝑇=0。相同的，设置单端加载恒定负载100g对积分时间常数𝑇进行整定。
𝑇= 0.01 - 0.15时定点目标位移响应由在不同积分时间常数𝑇下定点目标位移响应图可知，当𝑇=0.01时，被控系统随着时间增加系统输出仍存在震荡情况。当𝑇=0.03时，系统响应的超调量和稳态误差较小，符合整定要求。当𝑇=0.05，被控系统逐渐开始震荡，相较𝑇𝑖=0.01时，达到超调量后系统响应的震荡幅值更小。当𝑇>0.07时，系统在通电响应后会存在阶梯上升平台的情况，这是由于较大的𝑇抑制系统响应稳态误差的效果显著增加，这会导致被控系统到达期望位移的时间显著增加。且随着𝑇的增大，响应平台期位移提前。根据不同积分时间常数𝑇实验，较大的𝑇会抑制系统响应的速度，选定𝑇整定范围为0.03-0.07，由于后续对PI控制器响应存在的超调量，可以通过增加D控制环节达到减小超调量的效果，选定积分时间常数𝑇=0.05作为后续整定微分时间常数𝑇的基础。 最后，对微分时间常数𝑇进行整定，以此减少被控系统响应时的超调量。设置𝑇实验取值范围为0.001逐渐增加至0.004，实验得到的被控系统响应。
对不同目标位移的适应性。随着期望位移的逐渐加大，即期望位移值为4mm时，被控对象在响应的初期存在超调量，但随着时间的增加系统输出趋近于期望位移。形状记忆合金丝响应存在的超调量对后续样机控制响应产生的影响较小，这是因为在阀芯样机控制中，存在的超调量会产生大于期望旋转角度的阀芯运动角度，满足本文后续实际样机控制系统的设计要求。当期望位移逐渐增加至4.25mm与4.5mm处时，系统逐渐产生围绕期望位移的震荡，根据响应趋势分析，期望位移达到或超过了恒定负载下的回复形变的最大值附近，导致响应的重复性震荡。 当期望位移小于3.25mm时，遴选了期望位移等于3mm和2.5mm的实验结果。期望位移等于2.5mm时，系统响应存在较大的重复性震荡和超调量。期望位移等于3mm时，响应曲线在达到目标位移后持续增加稳定至3.5mm处。根据这两类典型响应曲线，说明形状记忆合金丝在受激励即时位移冲击无法维持小位移范围内的稳定。根据期望位移区间的响应差异，后续进行实验研究时优先选择期望位移大于3.25mm的区间。
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