PID控制器参数动态整定方法在疲劳试验机上的应用.pdf

第 25卷第 2期 有 色 矿 冶 Vo1．25．№2 2009年 4月 NoN—FERR0USM INING ANDM ETALLURGY April2009 文章编号 ：1007—967X(2009)02—0039—04 PID控制器参数动态整定方法在疲劳试验机上的应用 郑光伟 (有色工程质量辽宁监督站 ．辽宁 沈阳 110014) 摘 要 ：分析了疲劳试验机系统结构、控制要求及疲劳试验过程 中的控制特点，结合 PID控制器理 论和疲劳试验的实践，对 PID控制器 的参数整定方法和实际控制效果进行 了研究。提 出 了采用正交试验法确定系统在不同工作点时 的 PID控制器最佳参数 。以各工作点的最佳 参数为参照点，用线性拟合与 中间插值 的方法对不 同试验条件下 PID控制器参数进行动 态整定 。 关键词 ：PID参数整定 ；正交试验 ；疲劳试验 中图分类号 ：TH871．3 文献标识码 ：A PID控制器参数的动态整定进行研究 ，开发出 自主 1 前 言 知识产权的疲劳试验机电液伺服 PID控制器参数 随着科学技术的不断发展和建设节能型社会的 的动态整定方法 ，是摆脱外商技术封锁，提高国内疲 要求 ，建筑 、机械 、汽车、航空航天等行业使用的金属 劳试验技术水平的唯一途径。 和非金属材料向着轻 、小、经济型设计方向发展 。设 2 疲劳试验过程控制对象分析 计师们都希望在满足性能要求的前提下，用最少的 材料保证材料的使用寿命和产品安全 。因此通过使 2．1 试验过程的控制要求 用先进的疲劳试验设备来测试材料 的疲劳性能，为 疲劳试验要求试样承受的应力按照预定的波形 设计提供可靠 的材料疲劳性能数据就显得尤为重 做等幅循环。在控制方面 ，疲劳试验机的执行机构 要 。 是一个液压伺服跟随系统。数字 PID控制器通过 电液伺服疲劳试验机是测试材料疲劳性能的大 电液伺服阀对液压缸的进 油和出油进行控制 ，其作 型试验设备。上世纪九十年代 ，国外几大专业知名 用就在于使试样所承受的应力按照信号发生器发出 公司推出其代表性的数字控制疲劳试验机系统，以 的波形做等幅循环。 其动态性能好、负荷高、电液伺服控制精度高及强大 要准确测试材料在规定应力幅下的疲劳寿命 ， 计算机试验数据处理功能赢得业界的青睐。 必须对试验过程中的应力幅进行准确地控制。疲劳 目前 ，国内电液伺服疲劳试验机和 国际水平相 试验的循环次数是评价材料性能的指标 ，准确计数 比还有很大差距 ，主要表现在 ，现有疲劳试验机的加 疲劳试验的循环数是疲劳试验中的重要问题 。实践 载控制 多采用 经 典 的 PID(ProportionalIntegral 中，疲劳试验机在启动后 的过渡过程中，需要经过几 Derivative)控制方法 。尽管 PID调节器具有简单 、 个～几十个循环后 ，施加在试样上的实际应力幅才 稳定性好、可靠性高等优点，但 由于试验条件的改变 能达到试验设定的应力幅水平，过渡过程 的长短与 会导致系统状态改变 ，而系统状态改变后 PID调节 PID控制器 的参数设定相关，也与试验参数 的选择 器的有效性将大大降低，控制精度也随之降低。