[发明专利]由环境温度变化引起的电动舵机性能变化的补偿方法

摘要

本发明属于自动控制领域，具体涉及一种由环境温度变化引起的电动舵机性能变化的补偿方法。具体为：构造PID控制电路，并将其接入到待补偿的电动舵机的控制回路中。然后，在温度范围内均匀选取n个温度点，并分别在每个温度点下，通过调整第一调节电阻RT1、第二调节电阻RT2和第三调节电阻RT3的阻值，使电动舵机均满足性能指标要求，记录下各温度点下电阻RT1、电阻RT2和电阻RT3的阻值。然后选择最接近其变化趋势的第一热敏电阻器RM1、第二热敏电阻器RM2和第三热敏电阻器RM3分别替换电阻RT1、电阻RT2和电阻RT3，得到变参数PID控制电路，从而实现PID参数随环境温度的实时变化。本发明提出的方法，有效解决了航空制导武器电动舵机环境温度适应性问题，电路设计合理、经济可行，达到了预期的效果。

主权项

1.一种由环境温度变化引起的电动舵机性能变化的补偿方法，其特征在于：其具体操作步骤为：步骤1：构造PID控制电路；所述PID控制电路包括比例电路、微分电路和积分电路；所述比例电路具体为：第一电阻R1的一端接输入信号，另一端分别与第一运算放大器A的负输入端和第一调节电阻RT1的一端连接；第一调节电阻RT1的另一端与第二电阻R2的一端连接；第二电阻R2的另一端和第一调节电阻RT1的输出端同时与第四电阻R4的一端连接；第四电阻R4的另一端为所述比例调节电路的输出端；第一运算放大器A的正输入端与第三电阻R3的一端连接；第三电阻R3的另一端接地；所述微分电路具体为：第五电阻R5的一端接输入信号，另一端与第一电容C1的一端连接；第一电容C1的另一端分别与第二运算放大器B的负输入端和第二调节电阻RT2的一端连接；第二调节电阻RT2的另一端与第六电阻R6的一端连接；第六电阻R6的另一端和第二调节电阻RT2的输出端同时与第八电阻R8的一端连接；第八电阻R8的另一端为所述微分调节电路的输出端；第二运算放大器B的正输入端与第七电阻R7的一端连接；第七电阻R7的另一端接地；所述积分电路具体为：第九电阻R9的一端接输入信号，另一端与第三调节电阻RT3的一端连接；第三调节电阻RT3的另一端分别与第三运算放大器C的负输入端和第二电容C2的一端连接；第二电容C2的另一端和第三运算放大器C的输出端同时与第十一电阻R11的一端连接；第十一电阻R11的另一端为所述积分调节电路的输出端；第三运算放大器C的正输入端与第十电阻R10的一端连接；第十电阻R10的另一端接地；比例电路、微分电路和积分电路的输出之和为所述PID控制电路的输出；所述第一电阻R1至第十一电阻R11的阻值以及第一电容C1、第二电容C2的电容值均根据实际控制要求由人为预先确定；步骤2：将步骤1构造的PID控制电路接入到待补偿的电动舵机控制回路中，具体为：外接设备中的控制平台输出舵机控制信号，待补偿的电动舵机上的角度传感器输出舵机反馈信号，所述舵机控制信号和舵机反馈信号做差运算之后的信号E(s)作为所述PID控制电路的输入信号，即：信号E(s)分成三路，分别输入至第一电阻R1、第五电阻R5和第九电阻R9；PID控制电路的输出信号发送到外接设备中的舵机功率放大器的输入端，舵机功率放大器的输出端与待补偿的电动舵机的输入端连接；步骤3：在‑45℃～60℃的温度范围内，均匀选取n个温度点，n≥5，并分别在每个温度点下对电动舵机进行动静态性能测试，通过调整第一调节电阻RT1、第二调节电阻RT2和第三调节电阻RT3的阻值，达到调整PID参数的目的，进而使待补偿的电动舵机在选取的各温度点下均满足性能指标要求，记录下各温度点下第一调节电阻RT1、第二调节电阻RT2和第三调节电阻RT3的阻值；所述PID参数包括比例参数K_P、微分参数K_D和积分参数K_I；比例参数K_P与第一调节电阻RT1的阻值R_T1之间的关系如公式(1)所示；微分参数K_D与第二调节电阻RT2的阻值R_T2之间的关系如公式(2)所示；积分参数K_I与第三调节电阻RT3的阻值R_T3之间的关系如公式(3)所示；K_D＝K_P(R₆+R_T2)C₁   (2)步骤4：根据n个温度点下的第一调节电阻RT1的阻值R_T1绘制第一调节电阻RT1的阻值R_T1随温度变化的曲线，并选取温度和阻值的对应关系与该曲线相一致的第一热敏电阻器，用符号RM1表示；同时，根据n个温度点下的第二调节电阻RT2的阻值R_T2绘制第二调节电阻RT2的阻值R_T2随温度变化的曲线，并选取温度和阻值的对应关系与该曲线相一致的第二热敏电阻器，用符号RM2表示；根据n个温度点下的第三调节电阻RT3的阻值R_T3绘制第三调节电阻RT3的阻值R_T3随温度变化的曲线，并选取温度和阻值的对应关系与该曲线相一致的第三热敏电阻器，用符号RM3表示；步骤5：构造变参数PID控制电路；用第一热敏电阻器RM1替换比例电路中的第一调节电阻RT1，将比例电路变为比例调节电路；用第二热敏电阻器RM2替换微分电路中的第二调节电阻RT2，将微分电路变为微分调节电路；用第三热敏电阻器RM3替换积分电路中的第三调节电阻RT3，将积分电路变为积分调节电路；比例调节电路、微分调节电路和积分调节电路构成变参数PID控制电路；经过上述步骤的操作，即可通过变参数PID控制电路对由高低温引起的电动舵机机构机械阻尼发生的变化进行实时补偿。