升降舞台多电机同步系统的预测函数控制

针对升降舞台系统中升降台因负载扰动、机械间隙等因素造成的不同步现象,提出一种基于预测函数控制与位置偏差耦合的复合同步控制策略.结合预测函数跟踪速度快、鲁棒性好的特性,与并联同步下位置偏差均值补偿同步控制结构来协同改善舞台升降台的同步控制性能.仿真研究表明,升降舞台预测函数控制系统能够确保多电机高性能同步运行,与PI控制系统相比,对参数摄动和外部干扰鲁棒性更强,控制精度更高.     

多电机同步控制方式的研究

本文针对多电机同步控制问题,研究了多电机同步控制系统,通过对系统中常用的各种多电机同步控制方式的分析和比较,选择了主从同步控制方式和偏差耦合同步控制方式;结合综合指标优的无刷直流电机作为执行电机。在建立无刷直流电机数学模型的基础上,对双电机主从控制和偏差耦合控制分别进行了数学建模,并用MATLAB对其进行仿真,仿真结果验证了采用偏差耦合控制具有更好的跟随性能。     

基于改进型偏差耦合结构的多电机同步控制

针对现有的多电机同步控制方案难以满足高精度控制的要求和不能实现比例同步控制的局限性，提出一种带PI补偿控制的改进型偏差耦合控制结构，可适用于多电机完全同步和比例同步控制.针对永磁同步电动机非线性和强耦合特性，设计了自适应模糊滑模变结构控制器来实现永磁同步电动机的跟踪控制.建立了4台永磁同步电动机的同步控制仿真模型，仿真实验表明，所提出的多电机同步控制结构相对于带固定增益补偿的控制结构具有更高的同步控制精度.与PID和常规滑模控制算法相比，自适应模糊滑模控制策略具有更高的同步稳定性和更强的鲁棒性.     

自升式海洋钻井平台升降系统齿轮齿条啮合接触分析

齿轮齿条升降系统是自升式海洋钻井平台开展升降作业的关键装置，其齿轮齿条的强度关系到整个钻井平台的海上作业安全。为了对齿轮齿条强度进行校核，以渤海某自升式海洋钻井平台为例，采用接触分析方法，对其齿轮齿条升降装置进行啮合受力分析，并在此基础上根据现有相关规范对齿轮齿条的接触强度和弯曲强度进行校核并给出分析建议。     

基于偏差耦合的大功率全电动折弯机同步控制

为实现大功率全电动折弯机对金属板材的多轴同步折弯,结合前馈控制与模糊控制,提出一种基于偏差耦合的多电机同步控制算法.该算法根据各轴电机运动位置之间的偏差进行同步调节,并采用等效速度、加速度前馈提高单电机快速性能,使多电机运行同步性能得到很大程度的提高,可满足金属板材折弯加工的精度要求.文中通过对具体的折弯机行走机构进行...     

基于内模与偏差耦合复合的舞台调速吊杆群同步控制方法

以舞台调速吊杆群高精度协调同步运行为目标,针对吊杆运行过程中易受负载扰动和电机参数摄动影响同步效果的问题,在并联同步控制的基础上,用内模控制器取代常规PI跟踪控制器,并与偏差耦合控制方法相结合,构建了基于内模与偏差耦合复合的舞台调速吊杆群同步控制方案,以内模控制增强系统的鲁棒性、位置均值偏差耦合补偿控制改善系统的精度.最后选用3组调速吊杆的同步控制对文中方法进行有效性仿真验证,结果表明,该方法在保证系统具有优良抗干扰性能的同时,较传统PI位置耦合控制具有更好的跟随性能及同步精度.     

动龙门石材数控加工中心双轴同步驱动控制技术研究

目的研究双轴同步控制系统动态模型和误差补偿算法,降低双轴同步误差,提高机床加工精度,延长机床零部件使用寿命.方法利用i_d=0的PMSM矢量控制方法对电流环进行设计并应用工程设计法依次设计出速度环和位置环.在分析双轴控制系统模型的基础上,提出了在偏差耦合控制方式下,采用模糊PID控制算法对偏差进行补偿调节的控制方案,并与常规PID算法进行比较.在Matlab/Simulink环境下建立了双轴控制系统的数学模型,并对两种算法分别进行仿真.以异型石材车铣复合加工中心(HTM50200)作为实验平台进行实验,测量进给轴在两种控制方式下的单轴跟踪误差和双轴同步误差.结果实验结果表明,相比常规PID,在模糊PID算法控制下X_1,X_2轴的单轴定位精度分别提高了87%和80%,双轴同步误差由0.01 mm降为0.003 4 mm,笔者提供的控制方案有较好的控制效果.结论与采用常规PID算法相比,采用模糊PID控制算法的偏差耦合系统具有更好的同步控制精度,鲁棒性更强.     

盾构机回转驱动系统建模及同步控制方法

为从机械力学和电机同步控制的角度进行盾构机回转驱动系统的研究,根据盾构机的工作原理和机械结构,采用等效质量法建立盾构机回转驱动系统的动力学模型,分析刀盘回转载荷,根据盾构机刀盘回转液压系统,建立变量泵的流量方程、连续方程以及马达和负载的力矩平衡方程,构建数学模型,得到控制系统提供传递函数,最终建立了机电液的耦合模型,考虑机电液系统对同步性能的影响.结合了耦合补偿原理以及共同设定控制思路,使用环形耦合多马达同步控制策略,综合考虑单个马达相对于设定马达位移的跟踪误差和相邻马达之间的同步误差.使用变论域方法建立基于变论域模糊PID的多马达同步控制的误差补偿控制算法.通过对比实验研究表明,建立的控制模型相比不考虑机电液系统耦合模型的控制模型作用下,具有更低的同步误差和跟踪误差.     

基于AMESim的90m自升式海洋平台液压升降系统平衡回路的仿真分析

针对自升式海洋平台的液压升级系统在升降过程中会出现的,因平衡回路故障导致桩腿超速失锁下滑,平台受到很大冲击稳定性被破坏甚至倾覆的现象,本文根据90 m自升式海洋平台液压升降系统的结构原理,利用amesim仿真软件建立了液压平衡回路的仿真模型,通过给定模拟信号,对平台升降时不同负载状态下平衡回路的稳定性进行了仿真分析,并与一般的单向顺序阀平衡回路进行了比较,得出平衡回路反应迅速,能够保证升降系统安全稳定的运行,且对回路的冲击有缓冲稳定的作用。对平衡回路的设计和优化有一定的参考价值。     

均值耦合多电机滑模速度同步控制

针对传统阿胶制粒机多电机速度同步控制精度低和控制系统响应速度慢的问题,提出了一种无速度传感器的多电机均值耦合非奇异全局快速Terminal滑模速度同步控制方法。首先,设计转速自适应磁链观测器,避免了加热筒体温度较高导致电机速度传感器检测精度不足的问题;然后,利用均值耦合策略对多电机转速进行耦合控制,实现系统误差全局补偿,保证多电机速度误差同步收敛;其次,通过设计具有非线性函数的非奇异全局快速Terminal滑模面,实现电机速度误差在有限时间内全局快速收敛,并消除了Terminal滑模的奇异问题,提高了单电机速度跟踪精度,降低了多电机间速度同步误差;最后,利用Lyapunov函数证明了观测器和控制器的稳定性及收敛性。仿真与实验结果表明：速度观测器能够在0.4 s内实现速度跟踪,当系统存在负载扰动时,调节时间小于0.05 s,具有良好的跟踪性能和稳态精度;与均值耦合滑模多电机速度同步控制相比,本文控制方法能够在0.15 s内实现对期望转速的跟踪,各电机同步误差调节时间减少了1.2 s,响应速度快,能够有效抑制负载扰动,具有更好的动态调节能力、稳态精度和鲁棒性,可满足阿胶制粒工艺的要求。     

海上齿轮齿条闭式液压升降系统设计与仿真

升降系统作为自升式海洋平台的核心部分,几乎被国外厂家垄断,严重制约着我国海洋油气的规模开发。为摆脱国外技术的束缚,文中基于90 m自升式海洋平台的开式液压升降系统,设计了一套国内空缺的齿轮齿条闭式液压升降系统,给出该升降系统的数学模型,并应用AMESim软件对系统的升船工况进行仿真分析。数学模型与仿真结果表明:该闭式液压升降系统的操作性能和提升能力满足设计要求,系统运行安全平稳,从而验证了该系统设计合理性。     

多电机同步控制建模与仿真

采用偏差耦合控制结构控制4台永磁同步电机同步运动时,由于控制器结构复杂,计算量大,而且传统的PID控制算法不能在线实时调整参数,动态响应慢。因此,对4电机同步运动控制结构和控制算法进行改进,采用环形耦合控制结构和免疫单神经元PID控制器控制整个同步运动系统。仿真结果表明:该控制结构复杂度低,跟踪性能和稳态性能良好,抗干扰性强。     

基于超扭曲非奇异滑模的多电机协调控制

针对多电机控制系统存在响应性和同步性差的问题,以四轮独立驱动公铁两用车转向系统为被控对象,提出一种多永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)协同控制策略。该控制策略采用偏差耦合的电同步控制方式,对多电机转角误差进行补偿,并提出一种新型非奇异快速终端滑模函数,同时结合超扭曲算法,设计超扭曲非奇异滑模控制器,实现多台永磁同步电机协同控制。基于MATLAB/Simulink平台搭建系统的仿真模型,并基于自主研发的纯电动公铁两用车进行实车试验。试验结果表明,该超扭曲非奇异快速终端滑模控制器可有效减小转向系统控制过程中所产生的跟踪误差、同步误差及系统抖振,缩短系统的响应时间,提高系统的控制精度,达到较为理想的控制效果。     

隧道掘进机洞内拆装设备多缸同步控制研究

针对隧道掘进机洞内拆装设备多液压缸工作时的同步控制需求,提出了一种基于偏差耦合同步结构的模糊比例-积分-微分(PID)控制策略。首先,根据多液压缸同步举撑电液比例控制系统工作原理,建立了液压举撑系统数学模型,分析了多液压缸不同步问题产生的主要原因;其次,根据液压举撑系统的特点,设计了一种偏差耦合同步控制结构与模糊PID结合的控制策略;最后,通过AMESim和Matlab/Simulink联合仿真试验,对该控制策略的控制性能进行了验证。结果表明：在设备发生偏载的情况下,采用所设计的偏差耦合模糊PID控制策略时,液压缸之间的最大同步误差约为1.5 mm,能满足TBM主机洞内拆装系统的同步控制要求。     

基于交叉耦合控制的双电机同步控制系统研究

为了提高控制精度,对双电机位置同步性能进行了研究。建立了基于虚拟主轴的双电机位置同步控制系统模型。推导了双电机位置误差传递函数数学模型,并分析了典型输入情况下的位置同步误差。设计了交叉耦合控制器,实现双电机同步位置误差的检测与补偿修正。利用MATLAB对双电机位置同步的典型输入进行仿真,并构建了同步控制实验系统。仿真和实验结果表明,基于交叉耦合控制方式的双电机位置同步控制系统具有良好的抗扰动性能,在阶跃、斜波等典型输入情况下,位置同步控制精度至少可提高10倍。     

多锤电驱式激振系统的振动耦合特性及控制

针对振动锤联动激振耦合特性,以两振动锤为对象建立动力学模型,利用拉格朗日方法推导系统数学方程;基于能量分布法对耦合过程中的能量分布进行求解,分析了激振系统在各频率段的耦合规律,利用哈密顿原理推导系统振动同步的条件,得到相位差所处的稳定区间;构建多锤激振的同步控制系统,对耦合作用下的同步控制进行研究,确立了相邻偏差耦合转速调节及虚拟锤点动相位调节控制方式,并进行理论分析和控制方式的试验验证.结果表明:共振点的外耦合能量对相位差不产生影响,相位差有在低频区朝零趋近、近共振区朝±/2趋近及超共振区朝±趋近的趋势;采用相邻偏差耦合转速调节及虚拟锤点动相位调节控制方式,系统同步效果良好.     

基于PLC的悬挂输送机同步控制系统设计

悬挂输送机的平稳运行需要保证多台电机的同步运行,笔者提出了一种基于PLC和变频器的悬挂输送机同步控制系统方案,采用位置和速度双闭环调速控制方式,保证了多台电机的同步运行,而且精度较高,系统反应速度较快。在应对负载变化时,能避免各电机速度的大起大落,使输送链运行平稳,大大地提高了系统的可靠性。     

桩锤同步振动系统的机电耦合特性及同步控制

控制同步是实现多锤联动的有效方式之一.针对目前存在的两台桩锤控制同步时出现的机电耦合现象,建立了打桩过程中的"锤-桩-土"系统的动力学数学模型,并构建了两桩锤同步振动系统的机电耦合模型,在此基础上进行了数值仿真分析,发现机电耦合的结果是在一定的条件下出现自同步现象.对机电耦合下的同步控制策略与算法进行了研究,确立了"虚拟主令+比例-积分-微分算法(PID)"的控制方式,最后通过试验验证了机电耦合规律的正确性及同步控制策略与算法的有效性,控制同步的精度可以满足工程应用.     

基于粒子群-模糊PID的织网机主动穿线板多电机协同控制

针对织网机主动穿线板多伺服电机协同控制问题,以3台电机为被控对象,将粒子群算法与模糊PID(proportion integration differentiation)控制相结合,设计基于粒子群算法的模糊PID控制器,粒子群算法优化控制系统的初始参数,结合模糊PID完成对多伺服电机协同控制系统的动态调整。为保证系统的同步控制性能,采用偏差耦合控制策略,引入了速度补偿器调节电机间的同步误差。仿真结果表明,相较于传统PID控制和模糊PID控制,改进后的控制器响应速度快、超调量小、稳健性较好,能更好地实现多伺服电机的协同控制,提高织网机成品的品质。     

基于DSP的无位置传感器永磁同步电机矢量控制系统

讨论了一种采用DSP芯片TMS320LF2407实现无传感器永磁同步电机转子磁场定向矢量控制的方案。文章简单介绍了永磁同步电机的数学模型和矢量控制的基本原理,给出了在无位置传感器的情况下电机转子位置信号的确定方法,讲述了采用id=0的对凸极式转子磁路结构的无传感器永磁同步电动机的控制方法,说明采用高速数字信号处理器易于实现复杂的矢量控制算法,可以有效的解决电机的强耦合特性。