多电机传动系统协调控制及其在直进式拉丝机中的应用

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1、浙江工业大学博士学位论文多电机传动系统协调控制及其在直进式拉丝机中的应用摘要多电机传动系统协调控制一直是运动控制研究领域的重要课题之一，它广泛应用于拉拔、纺织、印染、造纸、轧钢等制造与生产过程的自动控制系统中。研究与开发高性能的多电机传动协调控制系统具有重要的意义。随着生产工艺要求的不断提高，现有的系统性能己不能完全适应现代化生产的要求。为了解决多电机传动系统协调控制问题，其系统结构有待进一步研究，电机传动性能有待进一步提高。本文从系统结构、电机传动性能入手，提出了一些解决问题的方法，研究成果己应用于直进式拉丝机中，取得了良好的社会和经济效益。论文主要内容如下：通过对异步电机

2、控制系统基本结构及特点、非交叉耦合型多电机传动系统的基本类型及特点等问题的研究，结合多电机传动系统广泛采用交流电机驱动、各轴负载扰动差异较大的特点，提出了一种交叉耦合型多电机传动系统结构，实现良好的动态性能和静态性能。为了提高异步电机无速度传感器矢量控制系统的性能，从SVPWM原理出发，研究电流极性判别和死区补偿方法，根据电压矢量在静止坐标的角度和电机功率因数角度，计算出电流矢量在静止坐标的角度，从而得到各相电流的极性，并给出了一种死区补偿方法。在异步电机矢量控制系统的基础上，设计了一种自适应滑模速度观测器，该观测器由两个子观测器组成，通过这两个子观测器的相互作用，减少了对电

3、机参数准确性的依赖。在简化矢量控制系统动态结构的基础上，求得矢量控制系统速度环的传递函数，方便了协调控制器的设计。本文采用PI协调控制器，给出了基于非凸优化的PI控制器设计的有效方法，在灵敏度和设定值响应的超调受限的情况下，控制器的设计方法旦摘要对抗负载干扰进行优化。控制器的设计紧扣工业控制的三个实质性问题，利用了非凸函数的优化。从而进一步提高了多电机传动系统协调控制的鲁棒性、快速性、协调性和跟踪精度等性能。根据矢量控制系统的组成及功能，设计了基于DSP的控制系统硬件与软件；根据多电杌协调控制系统的组成及功能，设计了基于AVR单片机的控制系统硬件与软件。在实现矢量控制系统和协

4、调控制系统软硬件的基础上，组成了多电机协调控制实验系统，通过在实验系统中进行起动特性、动态跟踪实验和调节特性实验，证明所提出控制模式的正确性与有效性。根据多台异步电动机驱动的直进式拉丝机协调控制系统的工艺特点和应用场合，提出了一种道次任意切除的处理方法，并对多电机协调控制系统的设计技术进行了深入研究，设计了直进式拉丝机控制系统结构、基于PI的协调控制方法。还提出了基于控制器输出的迭代学习方法来辨识速比系数，从而达到了动态快速跟踪性能。此外，还对收卷部分的恒张力控制、排线部分的伺服系统重复控制的实现做了必要说明。通过系统仿真、实验验证和对直进式拉丝机控制系统的性能测试，证明本文

5、所提出的控制系统结构、控制方法的正确性与有效性。最后，对论文进行了总结，并对迸一步的研究进行了展望。关键词：多电机传动系统，交叉耦合控制，位置跟踪，死区补偿，速度辨识，迭代学习方法，直进式拉丝机浙江工业大学博士学位论文丝COoRDINATEDCoNTROLoFMUIJI．MoToRDRIVESYSTEMSANDITSAPPLICATIoNSToSTRAIGHTW1RE．DRAWINGMACHINECooperativecontrolofmulti-motordrivesystemhasalwaysbeenoneoftheimportanttopicsinthefieldofm

6、otioncontr01．Itis、^ridelyappliedinautomaticcontrolofwire-drawing，textiles，printinganddyeing,papermaking,steelrollingandothermanufactureandproductionprocess．ResearchandDevelopthemulti-motordrivecooperativecontrolsystemwithhigllperformancehasawidelyapplicableprospectandpracticalsignificance．W

7、iththeanhancemcntofthedemandsofmanufacturetechnology，thesystemnowavailablehasnotbeenabletomeettheHeedsofmodemmanufacturing．Inordertosolvetheproblemofcooperativecontrol、析thmulti-motordrivesystem,thestructureofthesystemrequirestobefuFtherresearchedandthetr