船用大载荷升降设备控制系统设计与仿真.pdf

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1、第39卷第12期舰船科学技术Vol.39,No.122017年12月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYDec.,2017船用大载荷升降设备控制系统设计与仿真李元哲1，王凯2(1.中国船舶重工集团公司第七一三研究所，河南郑州450015；2.海军驻郑州地区军事代表室，河南郑州450015)摘要:本文提出一种双电机主从伺服控制系统结构，根据末端钢丝绳柔性连接的特性建立伺服系统模型，通过仿真分析，改进位置环PID控制器，对位置误差调整和消除，以满足大载荷、高平层精度的控制要求。关键词：大载荷；双电机；伺服控制；PID

2、控制中图分类号：TH21文献标识码：A文章编号：1672-7649(2017)12-0167-04doi：10.3404/j.issn.1672-7649.2017.12.035DesignandsimulationforlargeloadshipliftercontrolsystemLIYuan-zhe1,WANGKai2(1.The713ResearchInstituteofCSIC,Zhengzhou450015,China;2.NavalRepresentativeOfficeinZhengzhouRegion,Zh

3、engzhou450015,China)Abstract:Thisarticleproposedaservocontrolmodelfortheflexibilityfeatureofsteelwirerope.Accordingtothesys-temsimulationandtheimprovementofpositionloopPIDcontroller,thepositionerrorcanbeeliminated,andthehigh-pre-cisioncontrollingdemandisabletobesat

4、isfied.Keywords:largeload；dual-motor；servocontrol；PIDcontrol0引言连接着平台的钢丝绳，从而驱动平台上下运行。由于运行通道较长，旋转编码器配备于电机侧，控制器通根据船用条件，大载荷的升降设备不仅要满足在过采集电机角度进行位置控制，而钢丝绳连接的平台海浪冲击摇摆条件下的使用工况，而且要满足庞大的作为弹性负载，当平台上下运行过程中，钢丝绳伸长载荷需求，因此在机械结构的设计上，使用双电机经量不断变化，平台的准确位置无法从编码器准确获减速机驱动滚筒，滚筒连接钢丝绳，钢丝绳多点

5、提拉取。本文的目的就是设计一个可靠地位置环PID控制平台的传动结构。该结构可以满足负载端提供10t以器解决该问题。上的拉力需求，但是需要伺服控制系统具备大扭矩高2个电机采用较常用的主从控制结构，即主电机精度的特点，以克服平台运行过程中钢丝绳伸缩带来工作于位置环，从电机工作于电流环。其控制系统结的位置误差。构详见图1，主电机和从电机具备相互独立的电流本文提出一种双电机主从伺服控制系统结构，根据末端钢丝绳柔性连接的特性建立伺服系统模型，通环，并设计一个电流调节器使其稳定且无静差。主电过仿真分析，改进位置环PID控制器，对位置误差

6、调机设计在电流环外部设计一个速度环调节器，使速度整和消除，以达到预期的平层精度要求。环稳定且无静差，其输出电流给定同时发送给主从电机。主电机同样设计了一个位置调节器，对位置误差1双电机升降装置伺服控制系统的结构组成进行计算。升降装置为了实现最高12t的载荷，配备了2个2双电机伺服驱动系统的数学模型相同参数的大功率交流永磁同步电机，2个电机共转轴共同带动后端的减速机，减速机驱动滚筒旋转带动本伺服系统通过将主电机与从电机的电流环指令收稿日期:2017-08-28作者简介:李元哲(1985-)，男，工程师，主要从事转运技术电气控制

7、方向的研究。·168·舰船科学技术第39卷图1双电机伺服驱动控制系统组成Fig.1Thecomponentsofdual-motorservocontrolsystemV(s)=KMΩM(s)，(6)信号并联，保留主电机的速度环和位置环，断开从电机的速度环，从电机与主电机共转轴连接在减速机TM(s)=KM(s)I(s)，(7)上，因此从电机的转速与主电机一致，通过主电机的TM(s)-TL-(DL+DM)ΩM(s)速度反馈信号进行电机的转速控制。不考虑后端齿隙=ΩM(s)。(8)(JM+JL)s等非线性环节的影响，从电机采用跟

8、随主电机电流的式中：U为输入电压；I为电枢电流；V为电枢反电动方式运行，因此，可以将双电机模型看做主电机模势；R为电枢电阻；L为电枢电感；TM为电机力矩；型，根据主电机的控制规律进行建模。KM为电机的反电动势系数；ΩM为电机转速，ϑM为电机根据经典电机学相关方程[1]进行推导，可知电枢电转