皮革数控裁割机中真空吸附模糊控制策略.pdf

学兔兔 皮革数控裁割栅【l】真空吸B~ll,31m糊控制策略 口 赵燕伟 口 徐小伟 口 陈 建 浙江工业大学 机械制造及其自动化教育部重点实验室 杭州 310014 摘 要：分析裁割机在裁割过程中风机恒转速工作造成能源浪费的问题，提出采用模糊控制器来控制变频器输出，根 据腔内压强控制风机转速的节能策略设计相应的压强模糊控制器，并在S[MULINK上建立仿真流程图，对所设计的模糊 控制器进行仿真，结果表明所设计的模糊控制器具有较好的控制品质。 关键词：裁割机 模糊控制 真空吸附 节能 SlMU LlNK仿真 中图分类号：0231 文献标识码：A 文章编号：1000—4998(2010)12—0013—04 多层皮革数控裁割饥采用真空吸附将多层皮革定 象 的精确数学模型，因此 ，基于准确对象模型来整定控 位并且固定在丁作台一ta，然后进行相应的裁割加工 ，随 制参数的 PID控制就严重影响了其控制效果…f 。模糊 着裁割的进行 ，漏气量不断增大 ，当裁割～定面积后 ， 控制的优越性就在于，无需知道被控对象的数学模型， 对已裁割部分铺膜来减少漏气。某厂制造的机床中真 对线性和时变等不确定性系统具有良好的控制效果， 空吸附所用的风机电机功率为 30 kW，占该机床所耗 适应能力强 、鲁棒性较强 】I 。通过控制变频器-N出能 能源的 80％ ～90％ ，因此研究降低真空吸附的能耗具 控制风机转速来节能 J，故对于这个系统采用模糊控 有社会和经济效益。 制的方式来控制变频器输 出以达到节能的目的。 1 国内制造的该类机床所存在的问题及解决 2 真空吸附压强模糊控制原理 策略 压强模糊控制原理图如图 1所示 ，在裁割过程中， 存在的问题：目前国内研究吸附技术是采用大功 将压力传感器测出的真空腔内的压强进行 A／D转换， 率风机对整个裁割过程进行恒转速吸附 ，如某厂制造 与设定压强进行比较得到偏差和偏差变化率，以这两 的多层皮革数控裁割机 ，由于在裁割过程中风机始终 个量作为模糊控制器的输入 ，得到相应的控制变频器 以额定转速进行恒转速工作 ，在漏气量较小时 ，腔内外 的模拟电压输出，N-经过 D／A转换得到控制变频器的 的实际压强差远大于裁割所需 的压强差 ，这虽然完全 模拟量 ，使变频器输 出相关频率来控制风机的转速 ，从 能保证裁割 的顺利进行 ，但风机功率与转速的 3次方 而使真空腔内的实际压强满足要求。 成正 比，所 以明显浪费了大量的能源。 解决策略：要降低能耗，就要降低风机转速 真空 吸附的 目的是保 证皮革不滑动 ， 此 只需时刻保证真 空腔内的实际压强等于裁割皮革时所需 的压强 ，从而 可使风机转速根据实际压强而变化 ，漏气馈变大时 ，增 大风机转速 ；漏气量 变小时 ，减小风机转速。风机是 由 电动机来带动的，由电机学原理知道 ，交流异步电动机 的转速与频率成正比。故删节风机转速 可用变顿器改 变电源频率的方式来实现 。 由于 在整个裁割过 程 中漏气量 的多少是 非线性 3 设计模糊控制器 的，无法直接根据漏气量来控制风机转速。但漏气引起 真空腔内压强变化 ，可根据压强来控制风机转速 ，使腔 3．1 确 定模 糊控 制 器的输入 、输 出变量 内的压强在允许波动范围内尽量接近并等于设定的压 该模糊控制器选用 真空腔 内的实际压强 Pa与压 强 。所以需要相应 的控制器来控制风机 的转速随着真 强设定值 Pa 的偏差 e：Paa—Pa