双电机同步控制系统的设计与仿真.pdf

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1、36双电机同步控制系统的设计与仿真双电机同步控制系统的设计与仿真DesignandSimulationforDouble－MotorSynchronousControlSystem杨晨娜张怡（中国计量学院机电工程学院，浙江杭州310018）摘要针对双电机同步控制问题，首先建立双电机同步控制系统的数学模型，在分析同步控制的各种控制方式和控制算法优缺点的基础上，提出了在偏差耦合控制方式下采用模糊PID控制算法对偏差进行调节的双电机同步控制方案，并与采用常规PID算法的进行了比较。仿真结果和实验表明，采用模

2、糊PID控制算法的偏差耦合系统优于采用常规PID的系统。关键词：双电机，同步控制，偏差耦合控制，模糊PID控制，PID控制AbstractFortheproblemofsynchronouscontrolfordouble－motor,builtthemathmodelofdouble－motor＇ssynchronouscontrolsystem,analyzedtheadvantageandshortcomingofallkindsofcontrolwaysandcontrolarithmetic

3、,basedontherelativecouplingcontrolandusedfuzzyPIDtocontrolthedouble－motor＇srelative,theschemeofsynchronouscontrolfordouble－motorwaspresented,andcomparedwithnormalPID＇s．TheresultshowsthatthesystemofrelativecouplingwhichadoptfuzzyPIDisbetterthanPID＇s．Keyw

4、ords:double－motor,synchronouscontrol,relativecouplingcontrol,FuzzyPIDController,PIDcontroller传统的电气控制系统多采用单一电机实现单轴控制，但是军事、航空以及一般工业技术领域等需要统一动作功能的多电电机的输出转矩有一定的限制，当传动系统需要较大的驱动功机提供协调控制技术。目前存在的同步控制技术包括并行控制，率时，必须特制功率与之相匹配的驱动电机和驱动器，使得系统主从控制，交叉耦合控制，虚拟总轴控制，偏差耦合控制

5、（如图2的成本上升，而且过大的输出功率的电机受到制造工艺和电机所示）等。性能的影响，大功率的驱动器的研制也会受到半导体功率器件的限制。针对以上问题解决方法是采用多个电机对其进行控制，但是多电机之间同步的好坏直接影响到生产效率和产品质量，因此多电机同步控制的研究具有非常重要的现实意义。本文建立了基于双电机偏差耦合为基础的两种偏差控制算法的数学模型，即：对两电机之间的偏差采用模糊PID控制和常规PID控制，并用Matlab仿真软件对其进行了数字仿真。1无刷直流电机双闭环控制系统模型无刷直流电机双闭环控制系

6、统框图如图1所示，它由电流环和速度环组成。在设计电流环和速度环时采用工程设计法进行设计。并且从内环开始，逐步向外环扩大，一环一环地进行设图2双电机同步系统偏差耦合控制结构图计。电流环的设计在稳态要求上，做到无静差以获得理想的堵转采用并行控制，整个系统相当于开环控制，当运行过程中某特性；在动态要求上，做到跟随电流给定，超调量越小越好，在本一台电机受到扰动时，电机之间将会产生同步偏差，同步性能很文中，选用典型I型系统对电流调节器进行无电流超调量设计。差。采用主从控制，任何从电机上受到的扰动不能反馈到主电速

7、度环的设计在稳态时要求无静差，在动态过程中保证它克服机，也不会影响其他电机，当负载发生变化时，电机之间的同步负载扰动的能力强，同时要求动态速降小，恢复时间短，从而要精度不能够得到保证。交叉耦合控制对于双电机同步来说它等求速度环抗干扰性能越强越好，在这里把速度环设计成典型的同于偏差耦合控制，但它不适合两个电机以上的电机同步控制。II型系统。虚拟总轴控制系统在启动，负载发生扰动，停机的过程中，轴之间会产生不同步的现象，并且在主参考值和每个轴之间会保持一个恒定的偏差。偏差耦合控制能够克服其他几种控制策略存在

8、的缺点，实现很好的同步性能。因此本文采用偏差耦合控制策略对双电机进行同步控制它。偏差耦合的主要思想是将某一台图1速度电流双闭环调速系统的动态结构图电机的速度反馈同其他电机的速度反馈分别作差，然后将得到2双电机同步控制模型的偏差相加作为该电机的速度补偿信号。2．1双电机同步控制策略2．2偏差耦合PID控制系统随着近年来工业的发展，需要控制两台及其两台以上电PID控制有很强的生命力，它对于大多数过程都具有良好机。保持多电机的协调运转常用的两种方法：一种是机械