高速裱纸机的多电机同步控制策略研究

发布时间：2017-10-01 11:05

  本文关键词：高速裱纸机的多电机同步控制策略研究

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【摘要】：高速裱纸机在包装、印刷等工业领域不可或缺,随着工业的快速发展,市场对高速裱纸机的性能要求越来越高。传统裱纸机的机械传动方式贴合精度不高,从而影响到生产成品率。多电机同步控制技术以其控制精度高、结构简单、调速方便等优点,逐渐取代传统的机械传动方式,在工业领域中被广泛应用。本文以型号SDM103B裱纸机为研究对象,对多电机同步控制策略进行深入全面的研究。(1)阐述裱纸机的研究背景与意义;介绍工业领域多电机同步控制技术的研究现状;明确本课题研究重点和难点以及论文的结构安排。(2)分析裱纸机工作的基本原理,针对裱纸机机械传动方式易出现较大贴合误差的问题,设计高速裱纸机的多电机同步控制总体结构及系统方案;分析永磁同步电机数学模型,建立高速裱纸机的多电机同步控制系统模型。(3)针对裱纸机多电机控制系统为非线性、时变、强耦合的复杂控制系统,研究多电机同步控制结构,提出一种改进型偏差耦合速度误差补偿的多电机同步控制结构,以系统中电机间速度误差为指标,设计一种单神经元PI速度补偿器,通过引入PSD(proportional summation derivative即比例求和微分)算法对单神经元PI增益进行实时在线调节,提高电机间同步误差的收敛速度,使三台电机间速度误差趋近于零,增强多电机同步控制系统的稳定性,达到三台电机同步控制的目的。仿真结果表明此方法的可行性和正确性。(4)针对传统PI控制策略的多电机同步控制系统中电机转速跟随性能较差的问题,设计一种速度模糊滑模控制器。根据给定转速与输出转速之差定义积分滑模面,并选择比例切换函数控制律,采用李亚普洛夫函数证明系统稳定性,通过模糊逻辑算法对控制律中切换增益k进行实时优化调整,从而削弱滑模控制开关引起的系统抖振。仿真结果表明将模糊与滑模控制相结合的控制策略,系统中各电机的转速跟随性能得到明显改善,电机间同步误差减小。(5)根据高速裱纸机的贴合精度与速度要求,在Matlab7.14仿真环境下,建立以高速裱纸机中面纸电机、底纸电机、送胶电机的三电机控制系统仿真模型。在传统PI控制策略下,对改进前后控制结构对比仿真;在改进型偏差耦合控制结构下,对三种不同控制策略对比仿真。仿真结果表明,采用改进型偏差耦合控制结构与模糊滑模控制策略相结合的方案,使高速裱纸机系统中各电机间同步误差减小,面纸与底纸间的贴合精度和贴合速度均得到较大的改善。
【关键词】：高速裱纸机 同步控制 速度补偿器 PSD算法 模糊滑模控制器
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM301.2;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 多电机同步控制的研究现状10-12
• 1.3 课题研究的主要内容与结构安排12-15
• 1.3.1 本文的研究重点与难点12-13
• 1.3.2 论文结构安排13-15
• 第2章 高速裱纸机多电机同步控制系统的建模15-24
• 2.1 高速裱纸机系统的总体结构15-19
• 2.1.1 裱纸机的工作原理15-16
• 2.1.2 裱纸机的控制结构16
• 2.1.3 裱纸机系统存在的问题16-17
• 2.1.4 裱纸机的系统模型17-19
• 2.2 永磁同步电机的数学模型19-23
• 2.2.1 数学模型19-22
• 2.2.2 仿真建模22-23
• 2.3 高速裱纸机的多电机同步控制系统方案23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 多电机同步控制系统控制结构设计与优化24-42
• 3.1 多电机同步控制结构设计实现24-30
• 3.1.1 多电机同步控制结构设计24-28
• 3.1.2 仿真结果及分析28-30
• 3.2 偏差耦合控制结构的改进设计30-31
• 3.3 改进型偏差耦合控制速度补偿器设计31-41
• 3.3.1 神经网络的理论31-33
• 3.3.2 基于PSD算法单神经元PI速度补偿器设计33-37
• 3.3.3 仿真结果及分析37-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 多电机同步控制系统控制算法设计与优化42-58
• 4.1 滑模控制42-45
• 4.1.1 滑模控制的基本原理42-44
• 4.1.2 滑模控制的设计实现44-45
• 4.2 模糊滑模控制器设计45-54
• 4.2.1 滑模控制器设计45-47
• 4.2.2 基于模糊逻辑切换增益的滑模控制器设计47-51
• 4.2.3 单电机控制系统的仿真分析51-54
• 4.3 多电机同步控制系统控制策略仿真54-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 高速裱纸机多电机同步控制系统仿真及分析58-67
• 5.1 高速裱纸机的多电机同步控制系统仿真建模58
• 5.2 高速裱纸机的多电机同步控制系统仿真实验研究58-66
• 5.2.1 传统偏差耦合与改进型偏差耦合控制结构对比仿真及分析59-61
• 5.2.2 多电机同步控制策略对比仿真及分析61-66
• 5.3 本章小结66-67
• 第6章 总结与展望67-69
• 6.1 本文总结67
• 6.2 未来展望67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 硕士学位期间发表的论文及参加的科研课题73

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本文编号：953075