多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制及其在直進(jìn)式拉絲機(jī)中的應(yīng)用.pdf

1、多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制一直是運(yùn)動(dòng)控制研究領(lǐng)域的重要課題之一，它廣泛應(yīng)用于拉拔、紡織、印染、造紙、軋鋼等制造與生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中。研究與開(kāi)發(fā)高性能的多電機(jī)傳動(dòng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)具有重要的意義。 隨著生產(chǎn)工藝要求的不斷提高，現(xiàn)有的系統(tǒng)性能已不能完全適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。為了解決多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制問(wèn)題，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有待進(jìn)一步研究，電機(jī)傳動(dòng)性能有待進(jìn)一步提高。本文從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、電機(jī)傳動(dòng)性能入手，提出了一些解決問(wèn)題的方法，研究成果已應(yīng)用于

2、直進(jìn)式拉絲機(jī)中，取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。本論文主要內(nèi)容如下： 通過(guò)對(duì)異步電機(jī)控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)、非交叉耦合型多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的基本類型及特點(diǎn)等問(wèn)題的研究，結(jié)合多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)廣泛采用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、各軸負(fù)載擾動(dòng)差異較大的特點(diǎn)，提出了一種交叉耦合型多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)良好的動(dòng)態(tài)性能和靜態(tài)性能。 為了提高異步電機(jī)無(wú)速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的性能，從SVPWM原理出發(fā)，研究電流極性判別和死區(qū)補(bǔ)償方法，根據(jù)電壓矢量在靜止坐標(biāo)

3、的角度和電機(jī)功率因數(shù)角度，計(jì)算出電流矢量在靜止坐標(biāo)的角度，從而得到各相電流的極性，并給出了一種死區(qū)補(bǔ)償方法。在異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)滑模速度觀測(cè)器，該觀測(cè)器由兩個(gè)子觀測(cè)器組成，通過(guò)這兩個(gè)子觀測(cè)器的相互作用，減少了對(duì)電機(jī)參數(shù)準(zhǔn)確性的依賴。 在簡(jiǎn)化矢量控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，求得矢量控制系統(tǒng)速度環(huán)的傳遞函數(shù)，方便了協(xié)調(diào)控制器的設(shè)計(jì)。本文采用PI協(xié)調(diào)控制器，給出了基于非凸優(yōu)化的PI控制器設(shè)計(jì)的有效方法，在靈敏

4、度和設(shè)定值響應(yīng)的超調(diào)受限的情況下，控制器的設(shè)計(jì)方法對(duì)抗負(fù)載干擾進(jìn)行優(yōu)化?？刂破鞯脑O(shè)計(jì)緊扣工業(yè)控制的三個(gè)實(shí)質(zhì)性問(wèn)題，利用了非凸函數(shù)的優(yōu)化。從而進(jìn)一步提高了多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的魯棒性、快速性、協(xié)調(diào)性和跟蹤精度等性能。根據(jù)矢量控制系統(tǒng)的組成及功能，設(shè)計(jì)了基于DSP的控制系統(tǒng)硬件與軟件；根據(jù)多電機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的組成及功能，設(shè)計(jì)了基于AVR單片機(jī)的控制系統(tǒng)硬件與軟件。在實(shí)現(xiàn)矢量控制系統(tǒng)和協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)軟硬件的基礎(chǔ)上，組成了多電機(jī)協(xié)調(diào)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

5、，通過(guò)在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中進(jìn)行起動(dòng)特性、動(dòng)態(tài)跟蹤實(shí)驗(yàn)和調(diào)節(jié)特性實(shí)驗(yàn)，證明所提出控制模式的正確性與有效性。 根據(jù)多臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的直進(jìn)式拉絲機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合，提出了一種道次任意切除的處理方法，并對(duì)多電機(jī)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行了深入研究，設(shè)計(jì)了直進(jìn)式拉絲機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、基于PI的協(xié)調(diào)控制方法。還提出了基于控制器輸出的迭代學(xué)習(xí)方法來(lái)辨識(shí)速比系數(shù)，從而達(dá)到了動(dòng)態(tài)快速跟蹤性能。此外，還對(duì)收卷部分的恒張力控制、排線部分的伺服