基于改进型的交叉耦合双电机同步控制方法

针对传统双电机同步控制精度低,难以实现同步控制的不足,以PMSM为被控对象,建立其数学模型,在传统交叉耦合控制的基础上提出基于模糊PID控制的交叉耦合控制策略。采用遗传算法对参数进行优化,确定改进模糊控制器的参数范围,实现参数自整定。仿真结果表明改进后的交叉耦合控制方法对双电机控制的同步性和抗干扰性都有所提高。     

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。     

龙门移动式双驱进给系统定位误差补偿方法

针对双驱进给系统结构的特性,提出了双轴定位误差建模与补偿方法.分析影响双驱进给系统定位精度的误差来源,建立基于双轴误差数据的龙门移动式双驱进给系统的速度-位置定位误差预测模型.采用开放式数控系统,提出基于交叉耦合的双驱进给系统定位误差补偿方法.在误差补偿过程中考虑双轴动态耦合特性与同步误差和单轴跟随误差耦合作用对误差补偿的影响,并进行误差补偿实验验证.实验结果表明所提出的误差补偿方法提高了龙门移动式双驱进给系统的定位精度和同步精度.     

单质体非线性系统基于趋近律的谐振控制同步分析

基于单质体双激振源非线性振动机械的机电耦合动力学模型,构造了双激振电机的转速差、相位差状态空间方程,提出了双激振电机基于滑模趋近律的谐振控制同步策略.针对该类非线性振动机械的谐振同步特性——对外干扰的敏感性,引入卡尔曼滤波器,建立了双激振电机基于卡尔曼滤波器的滑模趋近律谐振同步控制方案.通过仿真实验数据分析,验证了文中建立的谐振同步控制策略对该类振动机械同步运动控制的有效性,可使双激振电机获得满意的谐振同步运动效果.     

基于S7-300 PLC的双电机同步控制在龙门起重机中的应用

双电机同步控制系统广泛应用于现场工业控制中,本文主要研究大起重量、大跨度龙门起重机两个门腿的同步控制。文章详细分析了龙门起重机两门腿变频调速系统的结构,设计了两门腿电机同步运行控制系统和软件系统。实验结果表明,该系统同步控制效果良好。     

数字闭环液压同步实验系统研究

设计了基于步进电机、数字伺服阀和C8051F120单片机的数字闭环液压同步实验系统。该系统以步进电机作为数字控制的动力源,数字伺服阀为控制系统的执行机构,光栅作为液压油缸的位置检测装置,充分利用C8051F120单片机的强大功能,对液压缸进行了有效的同步控制,并对同步实验结果进行数字化液晶显示。综合运用了学生的液压技术、单片机技术、数字控制技术,提高了学生的综合素质,取得了很好的效果。     

基于DSP的双直流电机控制系统设计

针对多电机同步控制系统中调速、换向等问题,基于自动控制技术,设计以PC机为上位机、DSP为下位机能够同时调节双直流电机转速和转向的,以及选择工作电机的控制系统。给出了控制系统相关硬件和软件设计,通过PC机与DSP之间的串口通信,采用上位机串口软件发送数字化控制指令给下位机,控制双直流电机完成一系列预设功能;采用PWM脉宽调制原理对电机的转速进行调节,利用光电编码器通过T法对电机转速进行测量,并通过实测波形显示电机转速。实验结果表明,该系统不仅能够实现双直流电机转速和转向的同步调节,而且可以对工作电机进行选择,达到了双直流电机同步控制的效果,具有一定的可靠性及有效性。     

自升式海洋钻井平台升降装置同步控制

自升式海洋钻井平台工作的安全性和可靠性直接制约着海洋石油的开采能力。升降装置作为控制平台升降的主体,其平衡控制尤为重要。针对自升式海洋钻井平台升降作业特点,提出平台电机组群协同控制方案,单个桩腿多电机采用速度偏差耦合同步控制方式,平台3台主电机采用速度-位置偏差耦合同步控制方式,位置同步补偿器采用模糊PI控制算法,速度控制器均采用PID控制算法。基于Matlab/Simulink和PLC分别建立平台电机组群同步控制系统仿真模型和试验平台。结果表明,在平台多电机速度同步控制的基础上引入位置同步控制,同时考虑了平台的升降速度和升降高度,有助于实现升降系统的精细同步控制,更加适合平台升降系统的平衡控制。     

模糊耦合滑模的掘锚支机器人位置同步控制

针对掘锚支机器人四缸同步平台存在的非线性、耦合作用及滞后问题,提出一种基于模糊相邻交叉耦合改进型滑模的位置同步控制方法,利用系统辨识获得阀控缸传递函数,采用模糊控制实时在线计算耦合系数,通过最速跟踪微分器柔化调节过程.仿真实验表明,改进型滑模控制相对于传统滑模控制,能有效减弱抖振,提高系统稳定性,且模糊相邻交叉耦合滑模...     

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。     

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.     

矩形盾构管片拼装机同步控制系统的设计

针对矩形盾构管片拼装机拼装拱顶块和拱底块时需要同步控制两台机械手的问题,设计了基于CAN(Controller Area Network)总线的同步控制系统并采用同步PID(Proportion Integral Derivative)算法实现对同步误差的控制.对同步控制系统的工作原理以及系统的网络架构做了分析.建立了矩形盾构管片拼装机两台机械手沿径向的立柱同步升降和沿轴向的同步拼装头移动同步控制系统的仿真模型,并对这两个动作的同步PID控制性能进行仿真分析.通过矩形盾构管片同步立柱升降和同步拼装头移动的实验对同步控制性能进行验证,结果表明,同步PID算法可减小同步误差并将立柱升降同步误差控制在±3 mm之间,拼装头移动同步误差控制在不超过±1 mm,显示了同步PID控制在矩形盾构管片拼装过程中的有效性与可实现性.     

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.     

50000 kN液压支架试验台垂直加载液压缸同步控制

针对超大采高液压支架试验台垂直加载液压缸同步控制问题,提出一种基于模糊进程标识符（PID）相邻交叉耦合同步控制策略,利用Creo-Adams及ANSYS建立液压支架试验台刚柔耦合动力学仿真模型,根据垂直加载实际工况添加约束条件。利用AMEsim及Matlab/Simulink建立垂直加载液压系统控制模型,基于各软件之间的接口技术构建Adams-AMEsim-Simulink机液控一体化的试验台多领域协同仿真模型。仿真得到模糊PID和常规PID下相邻交叉耦合同步控制策略的加载液压缸位移跟踪曲线、负载变化曲线、信号控制曲线、同步误差曲线。研究结果表明,相比于常规PID算法,模糊PID算法下的系统具有响应速度更快、控制精度更高等特点,使液压支架垂直加载四缸同步精度误差小于0.1 mm,满足使用要求。研究结论为液压支架试验台垂直外加载系统设计提供参考。     

时变大惯量速度同步控制系统

为了保证粗纱的质量，新开发的FA－425型粗纱机计算机控制系统，必须使锭翼和卷绕2台电机在起动、运行和停止全过程中严格保持速度同步。为此，对该系统的数学模型和负载特性进行了研究，通过计算机仿真，提出了多种有效的控制方法和人工智能技术。在该系统中采用了2个速度闭环控制系统，并将其同步误差反馈，实现了双电机的速度同步控制；同时，通过CCD光电传感器将粗纱张力实时反馈到专家控制器，从而保持纱的张力处于某一给定的范围之内。生产应用表明，新型FA－425粗纱机当锭翼最高转速为1400r/min时，在起动、运行和停止阶段锭翼和卷绕两个电机的速度同步误差小于5％。     

基于干扰观测器的状态受限多缸同步控制策略

针对液压支架群多缸同步拉架过程,提出了基于干扰观测器的状态受限同步控制策略。首先分析了多缸之间的关系,基于等同控制的思想为每个子系统设计了干扰观测器以估计和补偿系统的不确定性和外来干扰;利用障碍李雅普诺夫理论对系统位置和速度的最大误差进行限制;引入动态面理论避免反步设计过程中的微分爆炸现象,简化了控制器的设计过程;以ZY3200/08/18D型电液控制液压支架为模型在Simulink中进行了仿真分析,随后搭建模拟实验台进行了实验验证。仿真和实验结果表明,所设计的位置同步控制策略拥有较高的轨迹跟踪精度和同步精度。     

基于TSK型递归模糊神经网络的加工中心双直线电机交叉耦合同步控制

为解决高精密龙门移动式镗铣床加工中心X轴的两台直线电机的同步跟踪问题,采用一种TSK型递归模糊神经网络(TSK-type recurrent fuzzy neural network,TSKRFNN)与交叉耦合控制(cross-coupled control,CCC)相结合的控制方法。利用TSKRFNN解决单轴PMLSM受到参数变化和外界扰动等不确定性影响的问题,估计并补偿总不确定性因素并在线调整网络参数,从而抵抗外界干扰,提高系统的鲁棒性和跟踪性。其次,为解决双直线电机运行时存在的参数不匹配性和耦合问题,将CCC与TSKRFNN相结合,CCC可以将单轴跟踪误差按照一定比例分配给两台永磁直线同步电动机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM),以抑制由不同步问题引起的不平衡扭矩,从而使系统高精度同步运行。最后,通过双直线电机平台上证明所提方法的有效性,实验结果表明该方法鲁棒性及跟踪性优良,可以较好地满足加工中心同步控制的要求。     

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。     

基于动态矩阵的永磁同步直线电机速度控制

为了改善直线电机的动态响应性能,提高电机控制系统的鲁棒性,使电机稳定运行,基于预测控制理论,设计了适用于直线电机速度环控制的动态矩阵控制器,将传统的直线电机三闭环控制系统中的速度环PID控制器替换为动态矩阵控制器,并分别搭建基于PID速度控制器和动态矩阵速度控制器的永磁同步直线电机三闭环仿真模型,在此基础上给控制系统施加阶跃信号,并进行突加负载和突减负载的仿真,将2种控制器控制下的系统响应结果进行对比。仿真结果表明,当速度环采用动态矩阵控制后电机的响应速度更快,超调更小,使电机速度更快达到稳定。改进后的速度环控制器提高了直线电机控制系统的鲁棒性,改善了直线电机的动态响应性能,提高了控制系统的抗扰动能力,有利于电机在负载变化较大的情况下运行。     

永磁同步直线电机推力波动建模与抑制

为抑制有铁芯直线电机推力波动对控制系统的影响,提高超精密工作台的动态与稳态性能,提出了基于速度和位置的永磁同步直线电机推力波动建模方法。通过分析推力波动与轨迹跟踪误差之间的关系,计算出推力波动所包含谐波分量,并建立推力波动关于直线电机速度、位置的数学模型,基于该模型设计推力波动前馈补偿器。控制平台实验表明:该方法在不同的运动速度下都能够有效地解决推力波动抑制问题,系统轨迹跟踪误差的移动标准差降低到原来的40%,超精密工作台的稳态跟踪误差明显减小。