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基于模糊切换增益调节的多电机同步控制算法的研究

发布日期: 2020-10-13

来源: 清道夫环保网

  • 资料大小: 2.58MB
  • 资料类别: 机械论文
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  • 文档格式: pdf
  • 浏览次数: 129人浏览
  • 更新时间: 2020-10-13
  • 发布者: 清道夫环保网

基本简介

多电机的协调同步控制问题广泛存在于制造业与生产过程自动化控制系统中"。随着电力电子、计算机技术、现代控制理论等学科的发展,多电机同步控制的实现方式经历了从机械方式到电控方式的转变。传统的机械方式由于其控制结构固定、灵活性差、传动范围短、控制精度低等缺点使其使用受到很大的限制。最早的电控方式是以主从控制、并行控制为代表的非耦合同步算法,这些算法控制结构简单,容易实现,但是控制精度较低,不适用于精度较高的场合。首次将交叉耦合的算法运用到双轴控制系统中,通过耦合补偿调节两轴之间的误差,有效的改善了系统的同步性能。针对交叉耦合增益常数K难以确定的问题,文献采用积分分离的PID算法对其进行改进,提高了系统的同步性能。随着被控同步电机台数的增多,交叉耦合控制日益凸显其难以拓展到两轴以上的弊端。在此基础之上,偏差耦合结构“通过引人速度补偿模块而得以实现结构的拓展。由于在偏差耦合控制结构中每个轴都要设计速度补偿器,使得计算复杂,控制律难以确定。为了简化控制结构,相邻交叉耦合”的控制算法被提出,并在多电机的同步控制中取得了良好的效果。除了在结构方面的改进,众多学者将智能算法运用到多电机的同步控制中。自适应以其实时性、强鲁棒性等优点得到广泛应用。运用自适应的算法对电机的外部扰动进行补偿,取得了良好的同步性能。将自适应逆控制运用到多线切割机的速度同步控制中,改善了同步性能。

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但是自适应算法需要不断的在线调整参数,进行辨识,设计复杂,稳定性证明繁琐。将自适应PSD算法与单神经元PID算法相结合克服了单神经元PID增益固定的缺陷,提高了多电机的同步控制精度,但是神经网络的计算量大,不易保证闭环稳定性。滑模控制以其设计简单,鲁棒性强等优势被广泛运用在多轴同步控制中,但是其存在不可避免的斗振问题。为了增强多轴同步控制的抗干扰能力,结合前人的研究成果,文中在最小相邻轴的结构基础上,运用模糊切换增益调节的滑模控制方式,对不确定干扰项进行补偿,使得线性化的耦合误差通过滑模面的设计稳定收敛,而模糊控制弱化了滑模算法的抖振作用。

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对多电机同步控制问题进行研究之后,在最小相关轴的控制结构基础之上,运用模糊切换增益滑模控制算法在伺服电机控制模型搭建的仿真平台验证之后,分析结果得出如下结论:

(1)各电机的跟踪误差对系统的同步精度影响最明显,有效的权衡电机之间的误差变化能够提高电机间的同步性能。

(2)控制结构设计的繁易程度直接关系同步控制误差,避免运用非线性积分误差,造成累计误差的作用。充分利用线性化耦合误差来简化结构的设计,提高补偿效率。

(3)电机固有参数是否相同影响多轴的同步性能,在其他条件完全相同的情况下,参数相同的电机能够在更短时间内达到同步。

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