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

1、多電機傳動系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制一直是運動控制研究領(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)過程的自動控制系統(tǒng)中。研究與開發(fā)高性能的多電機傳動協(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。為了解決多電機傳動系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制問題，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有待進(jìn)一步研究，電機傳動性能有待進(jìn)一步提高。本文從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、電機傳動性能入手，提出了一些解決問題的方法，研究成果已應(yīng)用于

2、直進(jìn)式拉絲機中，取得了良好的社會和經(jīng)濟效益。本論文主要內(nèi)容如下： 通過對異步電機控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及特點、非交叉耦合型多電機傳動系統(tǒng)的基本類型及特點等問題的研究，結(jié)合多電機傳動系統(tǒng)廣泛采用交流電機驅(qū)動、各軸負(fù)載擾動差異較大的特點，提出了一種交叉耦合型多電機傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)良好的動態(tài)性能和靜態(tài)性能。 為了提高異步電機無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)補償方法，根據(jù)電壓矢量在靜止坐標(biāo)

3、的角度和電機功率因數(shù)角度，計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)補償方法。在異步電機矢量控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種自適應(yīng)滑模速度觀測器，該觀測器由兩個子觀測器組成，通過這兩個子觀測器的相互作用，減少了對電機參數(shù)準(zhǔn)確性的依賴。 在簡化矢量控制系統(tǒng)動態(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。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)計方法對抗負(fù)載干擾進(jìn)行優(yōu)化。控制器的設(shè)計緊扣工業(yè)控制的三個實質(zhì)性問題，利用了非凸函數(shù)的優(yōu)化。從而進(jìn)一步提高了多電機傳動系統(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)計了基于DSP的控制系統(tǒng)硬件與軟件；根據(jù)多電機協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的組成及功能，設(shè)計了基于AVR單片機的控制系統(tǒng)硬件與軟件。在實現(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，組成了多電機協(xié)調(diào)控制實驗系統(tǒng)

5、，通過在實驗系統(tǒng)中進(jìn)行起動特性、動態(tài)跟蹤實驗和調(diào)節(jié)特性實驗，證明所提出控制模式的正確性與有效性。 根據(jù)多臺異步電動機驅(qū)動的直進(jìn)式拉絲機協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的工藝特點和應(yīng)用場合，提出了一種道次任意切除的處理方法，并對多電機協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)進(jìn)行了深入研究，設(shè)計了直進(jìn)式拉絲機控制系統(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)方法來辨識速比系數(shù)，從而達(dá)到了動態(tài)快速跟蹤性能。此外，還對收卷部分的恒張力控制、排線部分的伺服