变结构PID在大型望远镜速度控制中的应用

张 斌; 李洪文; 郭立红; 孟浩然; 王建立; 阴玉梅

doi:10.3788/OPE.20101807.1613

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

变结构PID在大型望远镜速度控制中的应用

微纳技术与精密机械 | 更新时间：2020-08-12

- 变结构PID在大型望远镜速度控制中的应用
- Application of variable structure PID in velocity control for large telescope
- 光学精密工程 2010年18卷第7期页码：1613-1619
- 作者机构：
  
  1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春,中国,130033
  2. 中国科学院研究生院北京,100039
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  中国科学院长春光学精密机械与物理研究所三期创新工程资助项目(065X32CN60)
- DOI：10.3788/OPE.20101807.1613
  中图分类号：
- 收稿日期：2009-11-09，
  
  修回日期：2009-11-12，
  
  网络出版日期：2010-07-30，
  
  纸质出版日期：2010-07-20
- 稿件说明：
移动端阅览
张斌, 李洪文, 郭立红, 孟浩然, 王建立, 阴玉梅. 变结构PID在大型望远镜速度控制中的应用[J]. 光学精密工程, 2010,18(7): 1613-1619

ZHANG Bin, LI Hong-wen, GUO Li-hong, MENG Hao-ran, WANG Jian-li, Yin Yu-mei. Application of variable structure PID in velocity control for large telescope[J]. 光学精密工程, 2010,18(7): 1613-1619
张斌, 李洪文, 郭立红, 孟浩然, 王建立, 阴玉梅. 变结构PID在大型望远镜速度控制中的应用[J]. 光学精密工程, 2010,18(7): 1613-1619 DOI： 10.3788/OPE.20101807.1613.

ZHANG Bin, LI Hong-wen, GUO Li-hong, MENG Hao-ran, WANG Jian-li, Yin Yu-mei. Application of variable structure PID in velocity control for large telescope[J]. 光学精密工程, 2010,18(7): 1613-1619 DOI： 10.3788/OPE.20101807.1613.

摘要

为了满足大型望远镜对于速度控制响应快、超调量小、稳态精度高、低速运行平稳的要求

在分析经典PID控制算法的基础上

提出了一种变结构PID控制器。通过构造以控制误差为自变量的比例增益、积分增益、积分变增益和微分增益等函数

变结构PID能够根据瞬时误差实时改变其结构和参数。针对某大型望远镜的传递函数模型

仿真验证了变结构PID的作用

并比较了经典PID与变结构PID的控制性能。实验结果表明

该望远镜能够以最大加速度达到期望速度

且无速度超调

以20()/s运行时的最大稳态误差为0.016 7()/s

以10()/s运行时的最大稳态误差为0.7()/s。仿真和实验结果均证明:基于变结构PID控制器的速度控制系统能够满足大型望远镜的要求。

Abstract

In order to meet the requirements of velocity control systems of large telescopes for the fast response

small overshoot

high steady-state accuracy and smooth running

a Variable Structure PID(VSPID) controller was proposed based on analyzing of classical PID control algorithm. By constructing the functions of control errors

such as proportional gain

integral gain

integral variable gain and differential gain

the VSPID was able to modify its structure and parameters according to the instantaneous error. Based on the transfer function model of certain large telescope

the function of VSPID was verified and the performance of classical PID was compared with that of the VSPID by simulation.A velocity control experiment was performed on this telescope

which shows that the telescope can reach the desired velocity with maximum acceleration and without overshoot. The steady-state error is less than 0.016 7 ()/s at 20 ()/s

and the maximum steady-state error is 0.7 ()/s at 10 ()/s. Simulation and experimental results prove that the velocity control system based on VSPID can meet the requirements of large telescopes.

关键词

Keywords

references

李洪文. 基于内模PID控制的大型望远镜伺服系统[J]. 光学精密工程,2009,17(2):327-332. LI H W. Servo system of large telescope based on internal model PID control method [J]. Opt. Precision Eng., 2009,17(2):327-332. (in Chinese)

ARMSTRONG B,AMIN B. PID control in the presence of static friction: a comparison of algebraic and describing function analysis[J]. Automatica, 1996,32(5):679-692.

ASMSTRONG H B, DUPONT P, CANUDAS DE W C. A survey of models, analysis tools and compensation methods for the control of machines with friction[J]. Automatica, 1994,30(7):1083-1138.

王伟,张晶涛,柴天佑. PID参数先进整定方法综述[J]. 自动化学报,2000,26(3):347-355. WANG W, ZHANG J T,CHAI T Y. A survey of advanced PID parameter tuning methods[J]. Acta Automatica Sinica, 2000,26(3):347-355. (in Chinese)

肖永利,张琛. 位置伺服系统的一类非线性PID调节器设计[J]. 电气自动化,2000(1):20-22. XIAO Y L, ZHANG CH. A nonlinear PID controller design for position servo system[J]. Electric Automation, 2000(1): 20-22. (in Chinese)

钟庆昌,谢剑英,李辉. 变参数PID控制器[J]. 信息与控制,1999,28(4):273-277. ZHONG Q CH, XIE J Y, LI H. PID controller with variable arguments[J]. Information and Control, 1999,28(4):273-277. (in Chinese)

任永平,李圣怡. 一种非线性PID控制器及其参数分析[J]. 信息与控制,2005,34(4):486-489. REN Y P,LI SH Y. Nonlinear PID controller and its parameter analysis[J]. Information and Control, 2005,34(4):486-489. (in Chinese)

韩京清. 非线性PID控制器[J]. 自动化学报,1994,20(4):487-490. HAN J Q. Nonlinear PID controller[J]. Acta Autom Sinica, 1994,20(4):487-490. (in Chinese)

苏玉鑫. 一种新型非线性PID控制器[J]. 控制与决策,2003,18(1):126-128. SU Y X. A new class of nonlinear PID controller[J]. Control and Decision, 2003,18(1):126-128. (in Chinese)

杨元恺,朗需英. 精密转台中摩擦力矩的动态补偿[J]. 自动化学报,1983,9(4):248-252. YANG Y K, LANG X Y. Dynamic compensation for friction moment in accurate test table[J]. Acta Automatica Sinica, 1983,9(4) :248-252. (in Chinese)

张卯瑞,梅晓榕,庄显义. 高精度液压伺服系统改善低速性能的几项措施[J]. 哈尔滨工业大学学报,1998,30(4):66-69. ZHANG M R, MEI X R, ZHUANG X Y. Several methods of improving performance of hydraulic servo system at low speed[J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 1998,30(4):66-69. (in Chinese)

谢慕君,王志乾,李清军,等. 一种提高转台伺服系统精度的方法[J]. 光电工程,2004,31(7):12-14. XIE M J, WANG ZH Q, LI Q J, et al.. A method of improving tracking accuracy of turntable servo system [J]. Opto-Electronic Engineering, 2004,31(7):12-14. (in Chinese)

胡寿松.自动控制原理[M]. 北京:科学出版社,2001. HU SH S. Automatic Control T heory[M]. Beijing: Science Press, 2001. (in Chinese)

王帅,陈涛,李洪文,等. 光电跟踪伺服系统的频率特性测试与模型辨识[J]. 光学精密工程,2009,17(1):78-84. WANG SH, CHEN T, LI H W, et al.. Frequency characteristic test and model identification for O-E tracking servo system[J]. Opt. Precision Eng., 2009,17(1):78-84.(in Chinese)

浏览量

347

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于彗差和像点偏移的大口径望远镜次镜姿态校正

基于摩擦模型的反演滑模控制在大型望远镜上的应用

基于内模PID控制的大型望远镜伺服系统研究