CN108227477B - 一种自适应的pid控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自适应的PID控制方法，其核心思想是将PID控制器输出量分为不同的段，实现自适应的控制，本方法可实现控制器输出信号自适应变化，可降低加载峰值处8％的振动。本方法在控制设备上可以通过加载信号量转换装置或逻辑电话或编程实现该方法对飞机结构强度试验通用。

Description

一种自适应的PID控制方法
技术领域
属于结构试验控制技术，特别适用于航空试验加载控制系统。
背景技术
飞机结构强度试验采用传统PID控制，即比例-积分-微分控制。PID控制参数整定后难以自适应实时变化。
对于这种该种控制，一般是在低载情况下整定PID控制参数，整定后在整个试验过程中PID都不会再改变，导致控制器输出信号不发生改变，所以当试验进入高载阶段时，试验件刚度、液压流量、油管压降、机械连接等情况都可能发生较大改变，试验系统可能发生振动，由于PID参数在试验中是固定不变的，无法通过改变控制参数本身降低试验系统振动，所以试验系统只能依靠自身的阻尼作用(比如试验件的阻尼和作动缸内的油液阻尼)抗振，但是这种阻尼作用的减振能力有限，当发生剧烈振动时，试验系统难以有效减振而导致卸载，给试验件和加载设备造成损伤。因此本发明提出一种控制器输出信号自适应方法，即在PID控制器和伺服阀插入自适应函数，来降低控制器的输出信号以达到试验系统减振的效果。
发明内容
1)发明目的
本发明创造目的是提供一种在飞机结构强度试验中，采用控制器输出信号自适应技术有效降低结构试验系统振动的方法。
2)发明技术解决方案
本发明的核心思想是根据反馈的输出值与目标值进行比较，自适应的调整控制量实现的，具体提供一种自适应的PID控制方法，在所述的控制方法中，PID控制器接收目标作动力信号，并且PID控制器输出端与伺服阀信号输入端连接，伺服阀控制作动缸的动作，作动缸用于向试验件施加作动力，在试验件上设置有力传感器，力传感器用于反馈作动力的大小；
周期地接收力传感器反馈的信号，在每个周期内将力传感器的反馈信号与目标作动力信号作差得到差值x，且存在上限值a和下限值b，当所述差值x的绝对值不低于上限值a时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.5倍；当所述差值x的绝对值低于上限值a且高于下限值b时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.8倍；当所述差值x的绝对值不高于下限值b时，将所述PID控制器输出量保持不变。
另一种自适应的PID控制方法，在所述的控制方法中，PID控制器接收目标作动力信号，并且PID控制器输出端与伺服阀信号输入端连接，伺服阀控制作动缸的动作，作动缸用于向试验件施加作动力，在试验件上设置有力传感器，力传感器用于反馈作动力的大小；
周期地接收力传感器反馈的信号，在每个周期内将力传感器的反馈信号与目标作动力信号作差得到差值x，且存在第一限值a、第二限值b、第三限值、第四限值和第五限值，且第一限值a>第二限值b>第三限值c>第四限值d>第五限值e；
当所述差值x的绝对值不低于第一限值a时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.5倍；
当所述差值x的绝对值低于第一限值a且不低于第二限值b时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.4倍；
当所述差值x的绝对值低于第二限值b且不低于第三限值c时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.3倍；
当所述差值x的绝对值低于第三限值c且不低于第四限值d时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.8倍；
当所述差值x的绝对值低于第四限值d且不低于第五限值e时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.9倍；
当所述差值x的绝对值低于第五限值e时，将所述PID控制器输出量保持不变。
又一种自适应的PID控制方法，在所述的控制方法中，PID控制器接收目标作动力信号，并且PID控制器输出端与伺服阀信号输入端连接，伺服阀控制作动缸的动作，作动缸用于向试验件施加作动力，在试验件上设置有力传感器，力传感器用于反馈作动力的大小；
周期地接收力传感器反馈的信号，在每个周期内将力传感器的反馈信号与目标作动力信号作差得到差值x，且存在第一限值a、第二限值b、第三限值、第四限值和第五限值，且第一限值a>第二限值b>第三限值c>第四限值d>第五限值e；
当所述差值x的绝对值不低于第一限值a时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.5倍；
当所述差值x的绝对值低于第一限值a且不低于第二限值b时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.6倍；
当所述差值x的绝对值低于第二限值b且不低于第三限值c时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.7倍；
当所述差值x的绝对值低于第三限值c且不低于第四限值d时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.8倍；
当所述差值x的绝对值低于第四限值d且不低于第五限值e时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.9倍；
当所述差值x的绝对值低于第五限值e时，将所述PID控制器输出量保持不变。
该发明方法具有以下优点：
●可实现控制器输出信号自适应变化
●可降低加载峰值处8％的振动
●本方法在控制设备上可以通过编程实现
●该方法对飞机结构强度试验通用
附图说明
图1为结构试验系统减振控制示意图
具体实施方式
本发明的核心思想是在图1中PID控制器和伺服阀之间插入一个函数，依据试验系统控制误差的变化，对控制器输出信号进行自适应改变，来达到减振的目的，如图1所示。
下面通过具体实施例对本发明进一步说明：
实施例一，其为本发明一种较佳实施方式的减振控制示意图。本实施方式中，一种自适应的PID控制方法，在所述的控制方法中，PID控制器接收目标作动力信号，并且PID控制器输出端与伺服阀信号输入端连接，伺服阀控制作动缸的动作，作动缸用于向试验件施加作动力，在试验件上设置有力传感器，力传感器用于反馈作动力的大小；
周期地接收力传感器反馈的信号，在每个周期内将力传感器的反馈信号与目标作动力信号作差得到差值x，且存在上限值a和下限值b，当所述差值x的绝对值不低于上限值a时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.5倍；当所述差值x的绝对值低于上限值a且高于下限值b时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.8倍；当所述差值x的绝对值不高于下限值b时，将所述PID控制器输出量保持不变。
实施例二，其为本发明另一种较佳实施方式，本实施方式中，在所述的控制方法中，PID控制器接收目标作动力信号，并且PID控制器输出端与伺服阀信号输入端连接，伺服阀控制作动缸的动作，作动缸用于向试验件施加作动力，在试验件上设置有力传感器，力传感器用于反馈作动力的大小；
周期地接收力传感器反馈的信号，在每个周期内将力传感器的反馈信号与目标作动力信号作差得到差值x，且存在第一限值a、第二限值b、第三限值、第四限值和第五限值，且第一限值a>第二限值b>第三限值c>第四限值d>第五限值e；
当所述差值x的绝对值不低于第一限值a时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.5倍；
当所述差值x的绝对值低于第一限值a且不低于第二限值b时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.4倍；
当所述差值x的绝对值低于第二限值b且不低于第三限值c时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.3倍；
当所述差值x的绝对值低于第三限值c且不低于第四限值d时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.8倍；
当所述差值x的绝对值低于第四限值d且不低于第五限值e时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.9倍；
当所述差值x的绝对值低于第五限值e时，将所述PID控制器输出量保持不变。
实施例三，其为本发明另一种较佳实施方式，本实施方式中，在所述的控制方法中，PID控制器接收目标作动力信号，并且PID控制器输出端与伺服阀信号输入端连接，伺服阀控制作动缸的动作，作动缸用于向试验件施加作动力，在试验件上设置有力传感器，力传感器用于反馈作动力的大小；
周期地接收力传感器反馈的信号，在每个周期内将力传感器的反馈信号与目标作动力信号作差得到差值x，且存在第一限值a、第二限值b、第三限值、第四限值和第五限值，且第一限值a>第二限值b>第三限值c>第四限值d>第五限值e；
当所述差值x的绝对值不低于第一限值a时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.5倍；
当所述差值x的绝对值低于第一限值a且不低于第二限值b时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.6倍；
当所述差值x的绝对值低于第二限值b且不低于第三限值c时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.7倍；
当所述差值x的绝对值低于第三限值c且不低于第四限值d时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.8倍；
当所述差值x的绝对值低于第四限值d且不低于第五限值e时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.9倍；
当所述差值x的绝对值低于第五限值e时，将所述PID控制器输出量保持不变。

Claims (3)

1.一种自适应的PID控制方法，在所述的控制方法中，PID控制器接收目标作动力信号，并且PID控制器输出端与伺服阀信号输入端连接，伺服阀控制作动缸的动作，作动缸用于向试验件施加作动力，在试验件上设置有力传感器，力传感器用于反馈作动力的大小；
周期地接收力传感器反馈的信号，在每个周期内将力传感器的反馈信号与目标作动力信号作差得到差值x，且存在上限值a和下限值b，当所述差值x的绝对值不低于上限值a时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.5倍；当所述差值x的绝对值低于上限值a且高于下限值b时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.8倍；当所述差值x的绝对值不高于下限值b时，将所述PID控制器输出量保持为上一周期输出量不变。
2.一种自适应的PID控制方法，在所述的控制方法中，PID控制器接收目标作动力信号，并且PID控制器输出端与伺服阀信号输入端连接，伺服阀控制作动缸的动作，作动缸用于向试验件施加作动力，在试验件上设置有力传感器，力传感器用于反馈作动力的大小；
周期地接收力传感器反馈的信号，在每个周期内将力传感器的反馈信号与目标作动力信号作差得到差值x，且存在第一限值a、第二限值b、第三限值c、第四限值d和第五限值e，且第一限值a>第二限值b>第三限值c>第四限值d>第五限值e；
当所述差值x的绝对值不低于第一限值a时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.5倍；
当所述差值x的绝对值低于第一限值a且不低于第二限值b时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.4倍；
当所述差值x的绝对值低于第二限值b且不低于第三限值c时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.3倍；
当所述差值x的绝对值低于第三限值c且不低于第四限值d时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.8倍；
当所述差值x的绝对值低于第四限值d且不低于第五限值e时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.9倍；
当所述差值x的绝对值低于第五限值e时，将所述PID控制器输出量保持为上一周期输出量不变。
3.一种自适应的PID控制方法，在所述的控制方法中，PID控制器接收目标作动力信号，并且PID控制器输出端与伺服阀信号输入端连接，伺服阀控制作动缸的动作，作动缸用于向试验件施加作动力，在试验件上设置有力传感器，力传感器用于反馈作动力的大小；
周期地接收力传感器反馈的信号，在每个周期内将力传感器的反馈信号与目标作动力信号作差得到差值x，且存在第一限值a、第二限值b、第三限值c、第四限值d和第五限值e，且第一限值a>第二限值b>第三限值c>第四限值d>第五限值e；
当所述差值x的绝对值不低于第一限值a时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.5倍；
当所述差值x的绝对值低于第一限值a且不低于第二限值b时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.6倍；
当所述差值x的绝对值低于第二限值b且不低于第三限值c时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.7倍；
当所述差值x的绝对值低于第三限值c且不低于第四限值d时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.8倍；
当所述差值x的绝对值低于第四限值d且不低于第五限值e时，将所述PID控制器输出量减为上一周期输出量的0.9倍；
当所述差值x的绝对值低于第五限值e时，将所述PID控制器输出量保持为上一周期输出量不变。
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