動態同步問題分析為了對網頭交流伺服系統的控制進行動態分析和設計,通常需對整個系統的物理性質有個正確的認識,分析其各個環節的工作特性,并從中推導出數學模型,我們才可能運用各種分析方法和計算工具,對系統進行分析和綜合。在實際系統中,由于存在多個電氣環節和機械環節,影響系統性能的因素很多,要想把各因素全部考慮在內,固然模型很準確很全面,但往往太復雜,不夠實用,所以在系統允許的情況下,忽略一些次要因素,采用適當簡化的數學模型,從而達到模型的簡化和準確性之間的折衷。
在系統設計中,我們選用安川公司全數字式交流伺服驅動器系列和配套交流伺服電動機構成系統的速度伺服單元。
交流伺服位置控制內部框圖當交流伺服工作位置控制模式時,其內部框圖如所示。把交流伺服系統作為整個系統的一個環節,可把它看作速度伺服單元,其本身具備三環,即電流環、速度環及位置環。通過調節生產廠商所提供的各種參數,如位置環增益、速度環增益和積分時間常數、速度前饋等,使速度伺服單元工作在最佳狀態。在實際應用中,我們不需對其三環進行逐一的詳細分析,而只需將其看成整個控制系統的一個環節,將其等效簡化,方便系統控制器的設計。
我們知道,控制對象的描述方式有時域和頻域2種,模型的獲取也有2種途徑:一是測試法,通過實驗手段測出對象輸入輸出的關系,這種方式對復雜對象較為合適,但往往由于實驗設備、手段的限制而難以實現;二是機理法,即通過分析已知參數建立固有部分的數學模型,這種方法一般只能在近似的條件下用于不太復雜的場合。在本次設計中,由于實驗條件的限制,不可能完成通過測試法來確定速度伺服單元的數學模型,因此采用銘牌數據推導和輔助實驗測試的方法來導出其近似模型。實踐證明,這種方法完全可行。
通過大量的現場實驗數據及MATLAB軟件的激勵響應仿真,確定速度伺服單元的開環傳遞函數近似等效為:G(S)=195S2+13S+19根據控制系統理論,單靠速度伺服單元自身的調節作用,在加減速動態過程中,是不可能達到系統控制要求的,此時必須設計外部位置調節器,使系統的控制性能趨于最佳狀態。由上分析可知,本系統的主要任務是如何在固有的三環上外加第四環位置調節器從而構成所謂的四環控制系統。
控制策略圓網跟隨導帶的采樣跟蹤控制所謂采樣跟蹤就是根據采樣定理,把導帶編碼器反饋的脈沖以一定的采樣周期T獲得,然后根據一定的算法發出同步脈沖給下位同步子系統。
采用圓網跟隨導帶的常規PID控制的快動態速隨動控制系統。對于線性時不變模型的被控對象,適當的整定PID的3個參數,可以獲得比較滿意的控制效果。但由于在實際圓網的控制過程中,圓網頭驅動系統的特性和相應的參數受不可預測因素的影響,更增加了實際同步控制的難度,降低了實際的控制精度,從而直接影響印花的精度。
采用模型參考自適應控制系統實現高精度控制在實際模型參考自適應系統的實現中,可以根據控制系統的理想狀況設計參考模型和自適應控制算法。模型參考自適應系統在結構上可分為內,外2個環路,內環是由對象和控制器組成的常規反饋回路,外環是調整控制器的自適應回路,它的任務是計算廣義偏差,在按選定的設計方法綜合出控制器參數,用于修改內環的控制器。此項任務可采用DSP實現。
采用模糊推理功能實現PID參數自整定控制系統應用模糊推理功能實現PID參數自整定的控制器,它是在常規PID調節器的基礎之上,采用模糊推理思想,根據不同的和|E|和|EC|,對PID參數KP、KI、KD進行在線自整定的模糊控制器。其結構由2個部分組成:常規PID控制部分和模糊推理的參數校正部分。
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