电机论文范文电机类有关专升本论文范文2万字有关写作资料-论文写作网

电机论文范文

《多电机速度同步控制》

本文是电机方面专升本论文范文与电机和同步和速度相关专升本论文范文.

[摘要]本文分析了多电机系统控制难点,对多电机系统速度同步控制算法进行了分析,并详细论述了PID控制算法在多线切割中局限性.并提出一种自适应控制算法.

[关键词]多电机系统控制；同步控制算法；自适应控制算法；

中图分类号：F230-4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）02-0194-01

前言

现代数控系统正朝着高速度、高精度方向发展,对传动系统的性能提出了较高的要求.集合了电机技术、控制技术、现场控制线技术最新成果的电子轴传动在高端领域迅速成为技术的主流,所谓电子轴传动亦称无轴传动或独立传动,其特点是每个传动点都有自己独立的驱动电机,用基于软件实现的虚拟电子长轴代替机械长轴作为主导轴,用电子齿轮和电子凸轮驱动相应机械的传动方式[1],控制器通过转矩、速度、位置的反馈量控制各电机,实现各轴之间的耦合,在无机械长轴的情况下实现多个单元的同步,只需要通过简单的参数设定和编程就可以取代原来无级变速箱、差速器及更多、更复杂的齿轮及连杆机构.传动精度不会随着机械的老化、磨损越来越差.简化了机械润滑系统、降低了机器噪音、减少了机械振动,节省机器安装的时间和空间.目前电子轴传动已广泛应用于数控机床、柔性制造系统、机器人驱动、火炮随动系统、雷达控制等高端领域[2].

多线切割机的收放线系统即是一个多电机系统[3],主电机是走线系统的,其余电机都直接或间接受其控制,走线过程中运动控制器用一系列的控制规律使收放线电机系统的输出准确地跟踪或复现主电机线速度的变化.

1.PID控制

根据走线系统的要求,控制器中需要具备较强鲁棒性、自适应性,传统的PID控制方式如图1,图1中、分别为加工辊电机和放线电机的数学模型,其控制方法是用主电机输出速度作为控制量,用放线电机的输出速度作为反馈量,构成一个闭环控制系统,张力电机的光电编码器实时测量速度跟随误差及偏转角,PID控制器根据反馈误差信号实时控制放线电机下一个周期的输出.

图1 基于PID控制的放线侧伺服系统方框图

PID控制是最早发展起来的控制策略之一,在可精确建立数学模型的确定性系统中,PID控制具有算法简单、鲁棒性好及可靠性高的优点,但由于切割走线系统模型的不确定性,在放线电机的控制中PID存在着较大的局限性.由于多线切割机采用往复走线方式,电机加减速频繁,由于放线电机随动系统的输出与主电机的输出之间有一个采样时间的延时且电机自身参数的变化 ,加减速期间总会存在有一定的跟随误差.对于高速度、机械参数变化大的多线切割机,这种算法将不能保证主轴与各从轴之间的加速度、速度和位置的同步性能.PID控制器中的参数一旦确定后,在整个控制过程中是固定不变的,而在切割机走线过程中各轴机械参数及电机系统参数都发生较大变化,从而不能使系统在整个走线过程中保持最佳的控制效果.另外,PID控制器结构是属于主从式控制结构,主电机速度发生扰动或张力摆杆发生震动时,放线电机都有发生震荡的可能.

2.同步自适应控制

PID控制是主从式串行,如图2（a）所示,主电机与从电机之间的指令时间差直接制约了多线切割机走线速度的进一步提升.为了解决电机1与电机2之间的一个指令时间差问题,采用图2（b）所示的平行式控制结构,这种结构每个轴都是一个独立的伺服系统[3],不存在主从之分,每一个电机制输出严格跟随指令速度,两个电机的运动通过张力电机的反馈.

a）主从式结构 b）平行式结构

图2 速度控制系统的两种控制结构

速度同步系统的自适应系统见图3,设计时以电机1为模型参数,运动自适应算法調节控制器 ,使所在支路的等效系统和与之平行的系统之间具有类似的动态特性和静态特性,当速度理想同步时,速度调整电机的输出速度和输入速度都为0,此时两平行支路的等效系统满足：

（1）

s-拉普拉斯算子, -加工辊电机数字模型,

-放线辊电机模型, -自适应控制器

图3 多电机速度同步自适应控制框图

对式（1）进行变换得：

（2）

可见,理想情况下,若式（1）成立,则两个电机将产生相同的线速度输出.

3.结论

本文分析了切割机走线系统的PID控制系统算法存在的问题,提出了一种模型参考的自适应控制算法,该算法以一个电机为参考模型,另一个电机与控制器相级联,运用自适应逆算法,使级联后的等效系统与前一个电机系统具有类似的静态特性和动态特性.