设计研究Design&Research塔式起重机PID变频调速实验研究ThetestandresearchofPIDfrequencycontroloftowercrane吕广明，张庆LVGuang-ming,ZHANGQing（哈尔滨工业大学机电学院，黑龙江哈尔滨150001）[摘要]为了使塔式起重机变频调速更加平稳，进行了实验室条件下的研究，建立了PC控制器、变频器、传感器、数据采集系统以及起升机构的闭环控制系统。通过对系统加入PID前后控制效果对比，认为PID控制器能明显提高起升系统工作精度，且使系统运行更加平稳。[关键词]塔式起重机；PID；变频调速特性在频繁启动、制动的情况下，塔机能够稳定而且精确就位，没有良好的调速特性是难以实现(2)的。特别是在工况复杂，环境恶劣的港口以及建筑工地上，这种启动、制动或者运行中出现的冲为了达到塔机较高的控制精度，同时也为避击和振动因素的影响极易造成设备损坏，甚至发免计算机控制系统发生故障而导致工作过程中发生事故。良好的调速特性对安全生产极其重要。生故障，或者塔机的误动作造成的严重生产或人身伤亡事故，所以塔机采用增量式PID控制算法增量式控制1PID比较适合。为了用计算机实现PID控制规律，必须将连塔机变频调速实验设计续形式下微分方程离散化成差分方程的形式。经2PID过离散处理可以得到如下的差分方程形式首先通过自我开发的VC++控制软件设定工作频率，通过232/485转换模块实现PC机与变频器串行通讯的目的，从而远程控制变频器工作状（1）态，进而达到对异步电机的变频调速和减速器减速后控制起升机构工作的目的。光电编码器连接式中，kp为比例系数；T1为积分时间常数；到PCI-8503数据采集卡上，数据采集卡采集到脉Td为微分时间常数；u(k)为采样时刻k的输出量；冲，经过计算机的数据处理和公式换算后得到实error(k)和error(k-1)分别为采样时刻k和k-1时刻际转速，并与理想转速比较后得出偏差，通过对的偏差值。式(1)的输出量u(k)为全量输出，它对增量式PID控制算法的输入量进行处理，去调节应于被控对象执行机构每次采样时刻应达到的位变频器的实际工作频率，从而达到闭环精确控制置，此式称为PID位置型控制算法。起升机构运行的目的。具体流程如图1所示。在大多数情况下，执行机构本身具有累加或由图1知，需要的实验器材有计算机、者记忆功能，这时就需要使用增量型PID控制算232/485转换模块、带通讯功能的康沃变频器1法，亦即输出量是2个采样周期之间控制器的输出台，还需要数据采集卡和光电编码器作为系统的增量Du(k)反馈环节使用。建筑机械化2011(08)33Design&Research设计研究设定VC++232/485异步起升机构的脉冲数；i表示减速器的减速比；n表示当前电变频器频率控制器转换模块电机减速器机的速度。光电经过化简可得电机转速为信号处理数据采集卡编码器n=15iDn/256Dt（4）图1塔机变频调速实验流程图理论转速首先，整个实验过程是通过计算机操作完成n=60f(1-s)/p（5）的，所以需要设置型号为CVF-G2-4T0007的康其中f表示频率；s表示转差率；p表示电机极沃变频器的参数，以便实现串口通讯，具体设置对数。如表1所示。需要注意的是，PC机是232串口，变通过计算出电机转速，与我们要求的理论转频器是485串口，需要一个转换模块，可以自己制速(公式5)进行比较，得出误差作为控制算法的输作，也可以从市场上购买。入量。表1康沃变频器高级运行参数设置3塔机变频调速系统的实验代码名称参数设置说明H-78本机地址1:0～30塔机的工作流程一般是：加速上升、匀速工H-79数据格式0:无校验作和减速，相当于一个梯形曲线。由于在我校塔H-80波特率3:9600机实验室中塔机高度有限，致使整体运行时间有H-81主站设置0:本变频器为从站限。在这里，我们通过串行通信设置变频器加速H-82联动设定比例1.0:0.10～10.00时间为8s、减速时间4s和工作频率45Hz来达到与H-83RS485通讯断线动作模式1:维持现有状态之相对应的输入效果，再通过数据采集过程中的其次，我们选用的PCI-8503数据采集卡是光反馈观察实验结果。隔离脉冲计数定时接口卡，适用于提供了PCI总点击控制软件开始运行（由于编码器安装在线插槽的PC系列微机，具有即插即用（PnP）的减速器上，这里测的是减速器的输出转速），设功能。在硬件的安装上也非常简单，使用时只需定采集数据和发送命令的时间间隔都为0.5s。下将接口卡插入机内任何一个PCI总线插槽中并用