PID算法是指在過程控制中，按偏差的比例(P)、積分(I)和微分(D)進行控制的PID控制器(亦稱PID調(diào)節(jié)器)是應(yīng)用最為廣泛的一種自動控制器。它具有原理簡單，易于實現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨立，參數(shù)的選定比較簡單等優(yōu)點;而且在理論上可以證明，對于過程控制的典型對象──“一階滯后+純滯后”與“二階滯后+純滯后”的控制對象，PID控制器是一種最優(yōu)控制。PID調(diào)節(jié)規(guī)律是連續(xù)系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)校正的一種有效方法，它的參數(shù)整定方式簡便，結(jié)構(gòu)改變靈活(PI、PD、…)。
閉環(huán)控制是根據(jù)控制對象輸出反饋來進行校正的控制方式，它是在測量出實際與計劃發(fā)生偏差時，按定額或標(biāo)準(zhǔn)來進行糾正的。比如控制一個電機的轉(zhuǎn)速，就得有一個測量轉(zhuǎn)速的傳感器，并將結(jié)果反饋到控制路線上。提到閉環(huán)控制算法，不得不提PID，它是閉環(huán)控制算法中最簡單的一種。PID是比例 (Proportion) 積分 ,(Integral) 微分 ,(Differential coefficient) 的縮寫，分別代表了三種控制算法。通過這三個算法的組合可有效地糾正被控制對象的偏差，從而使其達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)。
為提高導(dǎo)彈伺服系統(tǒng)的控制精度,將模糊控制理論和PID控制方法相結(jié)合,提出了適合導(dǎo)彈伺服系統(tǒng)的模糊自整定PID控制算法.在說明控制器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上, 詳細(xì)描述了算法的思路及具體公式,然后針對算法的軟件設(shè)計流程進行了分析.仿真驗證表明,相對于現(xiàn)行的擬合法及常規(guī)PID法,模糊自整定PID法對縮短導(dǎo) 彈伺服系統(tǒng)的輸出響應(yīng)時間及提高擾動穩(wěn)定性都具有明顯的優(yōu)勢,具有較好的工程應(yīng)用前景.
在飛航導(dǎo)彈的制導(dǎo)過程中，制導(dǎo)計算機將引導(dǎo)指令發(fā)送給舵機伺服控制系統(tǒng)以控制舵機舵面的偏轉(zhuǎn)，從而達到控制導(dǎo)彈飛行姿態(tài)以及飛行軌跡的目的，因此，舵機控制系統(tǒng)在導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。過去，模擬控制是舵機伺服控制系統(tǒng)的主流，然而，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，對導(dǎo)彈制導(dǎo)精度的要求也在不斷提高，抗干擾能力差、對環(huán)境敏感、體積較大的模擬舵機控制系統(tǒng)逐漸被穩(wěn)定性高、可靠性好、體積小、精度高、便于升級維護的數(shù)字化舵機伺服控制系統(tǒng)所取代。 本文根據(jù)對永磁直流電動機PWM控制技術(shù)的分析，選用了單極性可逆PWM控制方式，確定了主控制芯片采用16位數(shù)字信號處理器DSPIC30F5011，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了主控制器外圍電路、電源供給系統(tǒng)電路、隔離電路、驅(qū)動電路、電流采樣電路、電壓線性變換電路和二階低通濾波電路。本文在控制策略的設(shè)計方面，采用了基于前饋補償和電流截止負(fù)反饋的位置-速度雙閉環(huán)控制策略：位置環(huán)采用變結(jié)構(gòu)控制算法，當(dāng)誤差小于設(shè)定值時采用不完全微分的PID控制算法，當(dāng)誤差大于設(shè)定值時采用最大速度輸出；速度環(huán)采用基于變速積分的PI控制算法；前饋補償采用防飽和的增量式PI控制算法；電流截止負(fù)反饋在電流正常時起到監(jiān)控作用，當(dāng)電流超過限幅時使用比例控制算法對電流起到限制作用。 本文設(shè)計與開發(fā)的彈載舵機數(shù)字化伺服控制系統(tǒng)在委托方提供的專用測試平臺上進行了測試，測試項目包括零位誤差測試、死區(qū)測試、對稱性測試、頻率響應(yīng)測試、瞬態(tài)響應(yīng)測試等性能測試以及震動實驗、高低溫環(huán)境實驗和高濕度環(huán)境實驗等可靠性測試實驗。測試結(jié)果表明了系統(tǒng)的各項性能指標(biāo)和可靠性完全達到了委托方的要求，同時證明了本文所采用的彈載舵機數(shù)字化伺服控制系統(tǒng)的硬件電路結(jié)構(gòu)與控制策略方案的可行性。
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