基于动态pid控制的液粘调速离合器控制方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及液粘调速离合器的控制方法。
【背景技术】
[0002] 液粘调速离合器是在二十世纪屯十年代发展起来并得到广泛应用的新型传动装 置。它依靠液体的粘性和油膜的剪切作用传递转矩和调节转速，通过调节控制油压改变主、 从动摩擦片之间的油膜厚度即压紧程度，从而在主动轴转速不变的条件下，实现从动轴转 速无级调速。液粘调速离合器主要应用于风机、水累、带式输送机W及特种船舶动力等场 合，如图1所示，液粘调速离合器90的调速控制系统主要由电液比例阀91、转速传感器92、电 控器93等组成，其中电控器93是液粘调速离合器调速控制系统的核屯、，其采用PID控制方法 对液粘调速离合器90的从动轴转速进行调节。
[0003] 电控器将从动轴的转速反馈信号与目标转速信号进行比较，将得到的误差值进行 处理，再经过积分放大，去控制电液比例阀的溢流量，使液粘调速离合器获得对应的控制油 压，从而获得所需要的输出转速。电液比例阀是电控器直接控制的对象，阀的溢流量与输入 电流成正比，可连续无级调节控制油路的压力。
[0004]目前传统的PID控制方法，在被控制对象所在工况发生变化W及其自身大幅度变 化时存在动态响应差、易引起超调、调节时间长、容易广生震荡等问题。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于提供一种动态响应好、不易引起超调、调节时间 短、不容易产生震荡的基于动态PID控制的液粘调速离合器控制方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
[0007]基于动态PID控制的液粘调速离合器控制方法，包括W下步骤：
[000引a、根据液粘调速离合器的从动轴转速大小确定运行工况，如果从动轴转速小于等 于预设的启动转速，则判断液粘调速离合器处于启动状态，并转到步骤b，如果从动轴转速 大于预设的启动转速，则判断液粘调速离合器处于运行状态，并转到步骤e;
[0009]b、在液粘调速离合器处于启动状态时，将液粘调速离合器的目标控制油压设置为 给定值r(t)，将采集的实际控制油压设置为反馈值y(t);
[0010]C、设置启动状态时的油压PID参数Kps、Ki沸Kds，其中，Kps为启动比例系数，Kis为启 动积分系数，Kds为启动微分系数； 'tS
[0011]d、根据PID控制公式!'W-A'/.s仍十^,'.sZcW+反W-奶-冲进行PID输出 ：/-0. 量11(1：)的计算，其中，13为启动状态结束的时刻，6(1：)=1'(1：)-7(1：);
[0012] e、在液粘调速离合器处于运行状态时，将液粘调速离合器的从动轴的目标转速设 置为给定值r(t)，将检测到的实际从动轴转速值设置为反馈值y(t);
[OOU]f、设置运行状态时的转速PID参数Kpd、Kid和Kdd;其中，Kpd为运行状态比例系数，Kid 为运行状态积分系数，Kdd为运行状态微分系数;Kpd和Kid的值均根据转速的变化而动态变 化； t
[0014]g、根据PID控制公式"〇) = .(令)+《,"(品"2+ 叫./))+K""令-r)]进行 化+1' PID输出量U(t)的计算，其中，6(1：)=1'(1：)-7(1：);511111=(11(13)-虹0*6(13 + 1)-1(〇0[6(13 + 1)-e(ts)])/KiD，u(ts)为启动状态结束时刻的PID输出量。
[0015]采用上述技术方案后，本发明至少具有W下技术效果：
[0016] 1、由于液粘调速离合器的从动轴转速在运行中变化范围相当大，为保证其在启动 过程中不受冲击，本申请在液粘调速离合器处于启动状态时控制对象设定为控制油压，而 在液粘调速离合器处于运行状态时将控制对象设定为从动轴转速，并且根据不同的从动轴 转速，设置不同的PID参数，从而达到避免超调、缩短调节时间、减少震荡的效果；
[0017]2、本申请在运行状态的积分项中，添加了运行状态初始化误差累积值，从而实现 了启动状态切换到运行状态时PID输出量u(t)的无揉动切换；
[0018] 3、在发明的优选实施中，本发明的基于动态PID控制的液粘调速离合器控制方法 还对误差项e(t)处理、比例项、积分项和微分项做了处理，W减小抖动，减少振荡，保证PID 控制能够稳定运行。
【附图说明】
[0019] 图1示出了液粘调速离合器调速控制系统的示意图。
[0020] 图2是常规的PID控制原理框图。
[0021] 图3示出了根据本发明一实施例的液粘调速离合器控制方法的变控制对象的流程 不意图。
[0022] 图4示出了根据本发明一实施例的液粘调速离合器控制方法的设置动态PID参数 的流程示意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0024] 常规的PID控制系统原理框图如图2所示。该控制系统由PID控制器和被控对象组 成。其中r(t)是给定值，y(t)是系统的反馈值，给定值与反馈值构成控制偏差e(t)=r(t)-y (t);e(t)作为PID控制器的输入，u(t)作为PID控制器的输出和被控对象的输入，所WPID控 制器的控制规律为：
[0026] 其中Kp为控制器的比例系数，Ki为控制器的积分系数，Kd为控制器的微分系数。
[0027] 常规的PID控制中，一旦PID控制器的参数确定，它将仅与当前指定被控对象匹配， 当被控对象不发生时变时，该PID控制器可W获得非常好的控制效果。但现实工业现场中， 很多被控对象在运行的过程中会发生缓慢的时变W及受到不确定性的干扰，静态PID控制 器由于其无法实现参数的自整定而与当前时变对象进行最佳匹配，从而可能导致控制性能 严重变差。
[0028]请参阅图3和图4。根据本发明一实施例的基于动态PID控制的液粘调速离合器控 制方法，包括W下步骤：
[0029]a、根据液粘调速离合器的从动轴转速大小确定运行工况，如果从动轴转速小于等 于预设的启动转速，则判断液粘调速离合器处于启动状态，并转到步骤b，如果从动轴转速 大于预设的启动转速，则判断液粘调速离合器处于运行状态，并转到步骤e;
[0030]b、在液粘调速离合器处于启动状态时，将液粘调速离合器的目标控制油压设置为 给定值r(t)，将采集的实际控制油压设置为反馈值y(t);
[00川 C、设置启动状态时的油压PID参数Kps、Ki沸Kds,其中，Kps为启动比例系数，Kis为启 动积分系数，Kds为启动微分系数；
[00创 d、根据PID控制公式M(貧=发描.雌)+友-+ f战[雌)-與-孙进行PID输出量 扣。 u(t)的计算，其中，ts为启动状态结束的时刻，e(t)=r(t)-y(t);
[0033]e、在液粘调速离合器处于运行状态时，将液粘调速离合器的从动轴的目标转速设 置为给定值r(t)，将检测到的实际从动轴转速值设置为反馈值y(t);
[0034] f、设置运行状态时的转速PID参数Kpd、Kid和Kdd;其中，Kpd和Kid的值均根据转速的 变化而动态变化：
[0035] 当从动轴的目标转速小于预设的第一转速时：
[0036] KpD=(aX200/MainSpeed+b)Kp;KiD=kX200/MainSpeed+d)Ki;KDD=KD;
[0037]当从动轴的目标转速大于预设的第二转速时：
[003引Kpd= (a+b)Kp;Kid= (c+d)Ki;Kdd=Kd;
[0039]当从动轴的目标转速大于等于预设的第一转速并且小于等于预设的第二转速时：
[0040] Kpd=(aXDestnationSpeed/MainSpeed+b)Kp；
[0041 ]Kid= (^cXDestnationSpeed/MainSpeed+d)Ki;
[0042]Kdd=Kd;
[0043] 其中，Kpd为运行状态比例系数，Kid为运行状态积分系数，Kdd为运行状态微分系数； Kp为预设比例常数;Ki为预设积分常数;Kd为预设微分常数;a、b、c和d为预设的加权系数； MainSpeed为液粘调速离合器的主动轴转速，DestnationSpeed为液粘调速离合器的从动轴 的目标转速;第一转速为液粘调速离合器的主动轴转速的10%~20%，第二转速为液粘调 速离合器的主动轴转速的80%~90%; t
[0044]g、根据PID控制公式!'(〇 =公,。"Z叫./)) +於['飾-(?心-0]进行 /=拉+ 1 PID输出量U(t)的计算，其中，6(1：)=1'(1：)-7(1：);511111=(11(13)-虹0*6(13 + 1)-1(〇0[6(13 + 1)-e(ts)])/KiD，u(ts)为启动状态结束时刻的PID输出量，ts+1为运行状态开始的时刻，e(ts+ 1)为ts+1时刻的误差值。Kpd? e(t)为运行状态比例项，KDD[e(t)-e(t-l)]为运行状态微分 项。
[0045] 如果直接将启动状态切换至运行状态，那么其PID参数、误差项e(t)都可能会出现 突变，此时PID输出量u(t)也会出现突变，导致最终控制对象从动轴转速出现失控。为保证 从启动状态切换至运行状态的切换过程中PID输出量u(t)的无揉动切换，本申请在运行状 态的积分项中，添加了运行状态初始化误差累积值Sum,从而实现了PID输出量u(t)的无揉 动切换。
[0046] 在本实施例中，所述预设的启动转速为100~300转/分钟。1000非PS< 5000,10 < Kis< 100,0<Kds< 1;1000 <Kp< 5000，10<Ki< 100,0<Kd<l;a、b、c和d均大于0小于等于 5。
[0047] 在一个更加具体的实施例中，启动转速为200转/分钟，Kps= 3000，Kis= 20，Kds= 0; & = 2000，1(1 = 10，时=0;曰=2,6 = 1，。，和(1均等于1，主动轴转速为1500转/分钟。第一转速 为液粘调速离合器的主动轴转速的15%，第二转速为液粘调速离合器的主动轴转速的 85%。
[0048] 在本发明的优选实施例中，在上述的步骤b