周丽--多电机总线网络技术与同步解耦控制策略研究概要.ppt

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周丽--多电机总线网络技术与同步解耦控制策略研究概要

多电机同步系统定义:由两台及以上的电机同时驱动同一共同负载,并且系统中各电机要保持协调同步运行。 “共同负载”可以是多种多样的,本平台用一根聚酯织物皮带形成共同负载。 根据共同负载的不同,多电机同步系统可以应用于各种不同的领域。 实际意义:多电机同步控制在工业生产、舞台控制、军事及航空等领域中得到了广泛的应用。在实际生产过程中 ,由于各传动轴的驱动特性不匹配、负载的扰动等因素的影响,使得多电机的同步性能恶化。因此,多电机同步控制成为研究的热点。 我们将应用西门子可编程控制器SIMATIC S7-300作为控制器,通过PROFIBUS-DP现场总线实现S7-300与三台西门子的MMV变频器主从站通讯,分别控制三台交流电机,速度的反馈值由光电编码器检测,两个张力的反馈值分别由两个张力传感器检测,并使用西门子的WinCC组态软件监控整个系统的控制过程,由此构成一个多电机网络控制系统 。 代表全世界1200 多家会员公司的PROFIBUS 国际组织推出了基于实时工业以太网的PROFINET 自动化解决方案。该技术为当前的用户提供了一套完整高性能可伸缩的升级至工业以太网平台的解决方案PROFINET 是一项重大的并具有战略性的技术创新,它不仅能为PROFIBUS,而且能为其它现场总线网络系统提供以太网移植服务。 采用基于工业以太网的开放式、跨供应商标准的 PROFINET,即可从公司管理层直到现场层实现直接、透明的访问。PROFINET 基于现有成熟IT 标准,并提供对TCP/IP 的全面支持。用户能够毫不费力地与现有系统进行扩展及便捷集成。 PROFInet 方案覆盖了分散自动化系统的所有运行阶段。它包含下列主要方面: ? 高度分散自动化系统的开放对象模型(结构 模型) ? 基于 Ethernet 的开放的、面向对象的运行期通信方案(功能单元间的通信关系) ? 独立于制造商的工程设计方案(应用开发) 三、多电机同步解耦策略研究 在许多实际多电机同步系统中,要求各台电机之间必须协调运行,使系统在运行过程中的张力保持在某个给定值恒定不变,并且张力不受电机速度变化的影响。为了提高张力控制的性能,就必须实现速度和张力的解耦控制。 三、多电机同步解耦策略研究 三、多电机同步解耦策略研究 三、多电机同步解耦策略研究 三、多电机同步解耦策略研究 三、多电机同步解耦策略研究 三、多电机同步解耦策略研究 经典PID控制器的优缺点剖析 经典PID控制器的原理是基于“用误差反馈来消除误差”; 优点:结构简单,易于实现,不需要被控对象的模型 ; 缺点:误差的取法 、由误差e 提取微分的办法 、“加权和” 策略、积分反馈。 但控制器参数整定困难, 参数鲁棒性较差, 无法同时满足响应速度快、稳态精度高的要求。 三、多电机同步解耦策略研究 近年来国内在该方面的研究刚刚起步,国外在该领域的研究得到迅速发展,多电机的协调控制的主要方法有: (1) 基于传统PID 的改进算法 2006 年,天津大学的Che Yanbo 等人使用变增益智能控制方法实现了纤维热成型机械多电机同步系统的恒张力控制。2007 年,上海交通大学的周烨斐等人采用递归平均PID 增量算法实现了四电机系统粗纱张力控制。 三、多电机同步解耦策略研究 (2) 基于模糊控制的算法 2005年,韩国的Byeong-Mook Chung等人通过Fuzzy PID算法实现了多台高速开口机系统的张力的动态控制。Chung-Chun Kung等人通过设计自适应模糊控制器实现收卷机系统的恒张力控制。 三、多电机同步解耦策略研究 (3) 神经网络算法 1998年,Luo应用多层神经网络使速度环和张力环“隔离”,实现速度和张力的半独立控制。2005年,中国东南大学戴先中教授利用神经网络阶逆系统控制方法实现多电机同步系统中速度和张力的解耦控制。2006 年,北京理工大学的Bo-qun Li 等人通过对角回归神经网络实现了活套系统高度和张力的解耦控制;Zhang Pin 等人提出了模糊神经网络算法实现了两输入两输出系统的解耦控制。 三、多电机同步解耦策略研究 (4) 其他的一些先进控制方法 2006年,智利的Rodrigo Carrasco等人通过设计张力估计器实现了两滚筒卷绕机的张力鲁棒控制;浙江工业大学的南余荣等人应用递推最小二乘法(RLS)在线辨识电机转速,实现了金属拉丝设备收卷机的恒张力控制;燕山大学的杨景明等人通过基于对角线矩阵解耦的时域解耦控制方法实现了带钢冷连轧机厚度和张力的解耦控制。 三、多电机同步解耦策略研究 (1)模糊控制策略 基于Profibus-DP现场总线的多电机模糊控制系统 在分析张力控制模型的基

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