基于模型預測控制算法的彈性扭轉系統(tǒng)控制器設計.pdf

1、彈性扭轉驅動廣泛應用于凹版印刷長軸驅動、紡紗機械中的羅拉傳動、以及全電型注塑機等大量使用的滾珠絲杠傳動結構中。另外，在負載慣量變化的情況下，電機慣量與負載慣量不匹配也會產生與彈性扭轉驅動相同的效果。
　　彈性扭轉驅動的一個關鍵特性是存在扭轉振蕩，扭轉振蕩使得機械控制的精度和設備的疲勞壽命大大降低，還可能導致機械事故的發(fā)生。如何最大限度的抑制扭轉振蕩，使系統(tǒng)滿足需要的動穩(wěn)態(tài)性能是彈性扭轉驅動研究的核心問題。
　　本文以貝加萊公

2、司（B&R）設計并開發(fā)的多質量彈性扭轉系統(tǒng)為實驗平臺，設計控制方案，完成對彈性連接的質量體的轉速控制。具體研究內容如下：
　　本文分別采用機理建模和實驗建模兩種方法來獲取對象模型。機理建模通過對電機、編碼器、彈簧和二慣性系統(tǒng)等對象分別進行機理特性分析，建立各部分方程，選取狀態(tài)變量得到系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程，并利用 Matlab/Simulink建立模型仿真框圖進行仿真。實驗建模通過采集實驗對象的開環(huán)階躍響應數(shù)據(jù)，用 Matlab中的線

3、性擬合工具箱擬合采樣數(shù)據(jù)生成曲線，得到系統(tǒng)時域表達式并計算出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。分析模型的頻域特性，并研究了不同硬件變化對系統(tǒng)的影響。
　　針對對象特性，本文采用模型預測控制算法。在Matlab/Simulink中對MPC算法進行仿真，分析了不同的采樣時間、預測時域和控制時域參數(shù)對控制效果的影響。本文通過Matlab/Simulink和B&R組態(tài)軟件Automation Studio的無縫連接，將MPC算法生成的C語言代碼下載到PCC