【摘要】在連續(xù)-時(shí)間控制系統(tǒng)中钩乍，PID控制器應(yīng)用得非常廣泛泛倦。其設(shè)計(jì)技術(shù)成熟蘸橡，長期以來形成了典型的結(jié)構(gòu)，參數(shù)整定方便纠徘，結(jié)構(gòu)更改靈活君博，能滿足一般的控制要求。數(shù)字PID控制比連續(xù)PID控制更為優(yōu)越暴雕，因?yàn)橛?jì)算機(jī)程序的靈活性慧贩，很容易克服連續(xù)PID控制中存在的問題，經(jīng)修正而得到更完善的數(shù)字PID算法豫鞭。

1  前言

        晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作抡悼，以提供穩(wěn)定卿俺，精確的單頻振蕩。在通常工作條件下钠锉，普通的晶振頻率絕對(duì)精度可達(dá)百萬分之五十雪隧。高級(jí)的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率员舵，稱為壓控振蕩器（VCO）脑沿。

         晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振马僻，便于各部分保持同步庄拇。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步韭邓。
        音叉多線切割機(jī)是用于替代多刀切割機(jī)加工晶振啟振音叉的設(shè)備措近。音叉多線切割機(jī)相對(duì)多刀切割機(jī)優(yōu)點(diǎn):1、加工效率高10倍女淑；2瞭郑、耗材低；3鸭你、精度高屈张，無需進(jìn)行二次加工做研磨；4袱巨、經(jīng)濟(jì)效益高讽益，一次可切割上千個(gè)音叉。由于普通指令無法滿足現(xiàn)場需求遥喘，因此只有通過簡單邏輯指令開發(fā)高階PID算法泞叉。

2  系統(tǒng)控制框圖及說明
        設(shè)備框圖及工藝要求如圖1。

        音叉多線切割是一種通過金屬絲的高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)纯殖，把磨料帶入半導(dǎo)體加工區(qū)域進(jìn)行研磨嫡决，將晶體一次同時(shí)切割為數(shù)千片薄片的一種新型切割加工方法。因此該套設(shè)備的難點(diǎn)是收放線軸與主軸高速同步保持不斷線动荚，并且保證恒定張力侄脂。高速同步保證是通過收放線張力伺服編碼器反饋輸出值與給定值差，通過高階PID算法調(diào)整收放線軸速度昵壁，從而保證恒定張力烫毡。

3  配置方案選型及程序
        該設(shè)備一共有八顆伺服，因此控制器選用臺(tái)達(dá)10MC總線運(yùn)動(dòng)控制器坠地，如圖2所示弄萨。

        DVP10MC11T是臺(tái)達(dá)自主研發(fā)的基于CANopen現(xiàn)場總線的多軸運(yùn)動(dòng)控制器，它遵循CANopen DS301基本通訊協(xié)議和DSP402運(yùn)動(dòng)控制協(xié)議，同時(shí)還支持大部分國際組織所定義的運(yùn)動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)指令庫瓣颅，極大方便使用者快速入門倦逐，迅速的進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)。
        DVP10MC11T 是一個(gè)多功能控制器宫补，其內(nèi)部包含標(biāo)準(zhǔn)PLC 模塊和MC 運(yùn)動(dòng)控制模塊兩大功能模塊（如圖2）檬姥。PLC模塊與臺(tái)達(dá)其它DVP系列PLC功能相似，使用方法也相同粉怕，通過WPLSoft或ISPSoft 編程軟件健民，可以編寫梯形圖，順序功能圖贫贝，指令表等臺(tái)達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的PLC 邏輯程序秉犹。PLC 模塊同時(shí)還支持左側(cè)和右側(cè)兩個(gè)擴(kuò)展接口，左側(cè)為高速并行擴(kuò)展口稚晚，可以連接最多7臺(tái)現(xiàn)場總線主站模塊（DeviceNet崇堵，CANopen主站等）、以太網(wǎng)模塊及高速模擬量模塊等客燕，右側(cè)用來連接原DVP-S系列PLC的擴(kuò)展模塊（如低速模擬量及數(shù)字量模塊）鸳劳。MC運(yùn)動(dòng)控制模塊主要通過CANopen總線，對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行精密的控制张鸟，以完成用戶所期望的速度控制殊精、位置控制等功能。MC 運(yùn)動(dòng)控制模塊采用CANopenBuilder 軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制編程迹匈，來實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)，運(yùn)動(dòng)控制語言以圖形化的方式提供用戶編寫運(yùn)動(dòng)控制功能脏拦，使用簡潔帚孔，易于學(xué)習(xí)理解。
        10MC控制器是CANopen總線控制器摇昌，臺(tái)達(dá)A2-M伺服支持CANopen通訊泉档。與10MC控制器配套選用。配線大大簡化净耍、控制更加精確健需，能夠滿足高端設(shè)備的應(yīng)用需求。

4  設(shè)置各個(gè)軸的軸參數(shù)

圖3 控制結(jié)構(gòu)圖

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圖4 各軸伺服參數(shù)

5  數(shù)學(xué)模型建立

5.1 PID控制系統(tǒng)
        連續(xù)一時(shí)間PID控制系統(tǒng)如圖所示嘉警。圖5中蕴来，D（s）為控制器。在PID控制系統(tǒng)中拼缝，D（s）完成PID控制規(guī)律娱局，稱為PID控制器。PID控制器是一種線性控制器咧七，用輸出量y（t）和給定量r（t）之間的誤差的時(shí)間函數(shù)e(t)=r(t)-y(t)衰齐。

        圖中的比例任斋，積分，微分的線性組合耻涛，構(gòu)成控制量u（t）稱為比例（Proportional）废酷，積分（Integrating），微分（Differentiation）控制抹缕，簡稱PID控制澈蟆。

5.2增量算法
        當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的不是控制量的絕對(duì)值，而是控制量的增量（例如去驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)）時(shí)歉嗓，需要用PID的“增量算法”丰介。

圖8 程序圖

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3  離散化增量式PID算法的數(shù)據(jù)監(jiān)控

        根據(jù)PID算法模型艰膀，高速運(yùn)行時(shí)，收線放線伺服輸出偏差正負(fù)5轉(zhuǎn)以及張力擺動(dòng)扭矩正負(fù)1牛区蛹。同時(shí)監(jiān)視主軸辫田、張力、放線伺服的波形如圖9艺挽、圖10和圖11嚎论。

圖11 放線伺服的波形圖

        通過監(jiān)視波形，在張力輪的角度發(fā)生偏差后麦撵，收放線速度能夠快速的進(jìn)行改變刽肠，保持張力輪穩(wěn)定在一個(gè)相對(duì)固定的位置。由此可知免胃，離散增量式PID算法在這種快速響應(yīng)的控制系統(tǒng)中是可行的五垮。

6  結(jié)束語
        中達(dá)電通主要為中國最具成長潛力的通信及自動(dòng)化市場提供設(shè)備和服務(wù)。其主要產(chǎn)品和服務(wù)包括視訊設(shè)備、動(dòng)力系統(tǒng)放仗、寬帶數(shù)據(jù)和機(jī)電自動(dòng)化四個(gè)方面润绎。中達(dá)電通的母公司為世界著名的電子制造跨國企業(yè)——臺(tái)達(dá)電子集團(tuán)，臺(tái)達(dá)集團(tuán)在江蘇吳江建有規(guī)模龐大的生產(chǎn)基地诞挨，是全球第一大電源管理系統(tǒng)供貨商和臺(tái)達(dá)變頻器莉撇、編碼器、人機(jī)界面惶傻、PLC棍郎、伺服、溫控器等機(jī)電產(chǎn)品的制造廠商银室。作為工控行業(yè)內(nèi)的知名廠商恃感，尤其是在國內(nèi)唯一一家能將機(jī)電產(chǎn)品做的如此全面的制造廠家，我們通過應(yīng)用自己的產(chǎn)品能夠?yàn)楦餍懈鳂I(yè)的客戶提供全面的解決方案螺喂。 最佳的產(chǎn)品性價(jià)比侦需、周到完善的全國乃至全球聯(lián)保服務(wù)能夠保證客戶利益。中達(dá)電通的服務(wù)體系遍布全國范咖。
        經(jīng)過客戶各種崗位人員測試坊蕴，此算法未出現(xiàn)任何沒有出現(xiàn)任何異常，滿足客戶各種操作要求以及傻瓜相機(jī)式的設(shè)計(jì)鳄盗。

作者簡介：
        應(yīng)院祥扫觅，男，出生于1985年12月送写，畢業(yè)于江西現(xiàn)代學(xué)院電子與信息技術(shù)專業(yè)硅枷，現(xiàn)任中達(dá)電通股份有限公司應(yīng)用工程師。近幾年來一直從事運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的程序開發(fā)及營銷推廣等工作婉劲，具有5年的多線切割機(jī)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)以及各種機(jī)型工藝太迈。

（應(yīng)院祥）

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