基于PMAC的直线电机高定位增益前馈PID控制算法研究.pdf

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1、基于PMAC的盎绫电机高定位增益铹PID剐法研宓术口陈永刚1,2口刘大勇口阎秋生1．东莞职业技术学院广东东莞5238082．广东工业大学机电工程学院广州510006摘要：通过对PID控制算法的研究，设计了一种基于PMAC的直线电机高定位增益前馈PID控制器。用Matlab的Simulink工具进行仿真，结果表明，该控制器能更好地提高控制系统的快速性和抗扰性要求。关键词：直线电机PMAC前馈控制PID中图分类号：TM383．4文献标识码：A文章编号：1000—4998(2013)12—0035—03随着高精、高速自动

2、化设备的发展，传统的旋转电伺服算法，并经过PMAC编译器编译成汇编语言下载机滚珠丝杠伺服平台由于存在许多缺点，如传动环节至PMAC执行。多、难维护、滚珠丝杠转动惯量大、传动误差大、扭转刚(2)用户可以编写PLC程序进行I／O、逻辑和算度低、磨损严重、弹性变形引起爬行、反向死区引起非法控制线性误差等一系列缺陷，已不能满足一些高精、高速设(3)用户可以编写运动程序，通过在线命令执行。备的要求El-3]。而直线电机平台由电机直接驱动，刚性(4)PMAC所有变量对用户开放，并提供数据采高，响应快，能获得极高的加速度、速度和

3、定位精度，但集函数库，可以编写上位机程序采集需要的数据并进由于其特殊结构，直线电机平台比伺服电机平台有更行分析。大的非线性干扰和双轴耦合性，增大了控制难度。2基于PMAC的高定位增益前馈PID控制器基于上述分析．本文提出了基于PMAC的直线电机高算法设计定位增益前馈PID控制器算法。2．1伺服周期设定1PMAC运动控制器在离散控制系统中，伺服控制是以一定周期进行PMAC是美国DeltaTau公司推出的开放式多轴闭环计算的，伺服周期对控制性能有较大的影响。更快运动控制器。它提供运动控制、离散控制、内务处理、同的伺服周

4、期能提高大部分系统的动态响应，但也有些主机交互等数控的基本功能。PMAC内部使用了一片系统在更低的伺服周期下响应得更好，这些系统一般MotorolaDSP56001数字信号处理芯片，它的速度、分使用低分辨率的编码器，微分反馈量精度低，过低的微辨率、带宽等指标远优于一般的控制器。伺服控制包分增益不能提供系统需要的阻尼，过高的微分增益可括PID加Notch和速度、加速度前馈控制．其伺服周期能使系统震荡、不稳定。本系统使用分辨率为0．5m单轴可达60s，2轴联动为110s。产品的种类可从的光栅尺，反馈精度已经足够高，因此

5、应尽可能地加快2轴联动到32轴联动。甚至连接MACRO现场总线的伺服周期，但过短的伺服周期会影响伺服算法、辅助高速环网，直接进行生产线的联动控制_6]。与同类产品PLC程序以及PMAC内部其它任务的执行。相比，PMAC的特性给系统集成者和最终用户提供了PMAC默认的伺服频率为2．26kHz。根据对更大的柔性。它允许同一控制软件在三种不同总线PMAC资源使用率的评估。选定伺服频率为4．52kHz，(Pc-XT和AT，VME，STD)上运行，由此提供了多平台伺服周期为O．221ms。的支持特性．并且每轴可以分别配置成不

6、同的伺服类2．2动态增益前馈PID控制器算法实现型和多种反馈类型。根据速度、加速度前馈PID原理n]以及动态增益PMAC作为开放式运控卡，使用户可以根据自己原理【，可得离散前馈PID的框图如图1所示。的需求设计伺服算法，在开放性方面有以下特点。图1中，G(s)为电流驱动、直线电机和负载的总(1)用户N-以使用PMAC解释性语言编写自己的传递函数，e为跟踪误差。与普通速度、加速度前馈PID算法相比，该算法框图具有以下特点。广东省部产学研结合重点项目(编号：2OHA09O20O魄61(1)K。值不是固定增益，随跟踪误差

7、e的变化而东莞职业技术学院2012院级项目(编号：2012C06)收稿日期：2013年5月变化：机械制造51卷第592期2013／12实际算法的系统结构图如图2所示，虚线部分为分增益。这样做的好处是比例、速度前馈、加速度前馈、上述高定位增益算法。微分增益同时增大或减小，可以提高系统的动态性能；图2中，命令位置为PMAC运控卡根据运动距(3)算法框图不包含积分项。考虑到积分会影响离、加速度和运动时间进行轨迹规划后的每伺服周期系统的动态性能，对于、y向直线电机平台的高速定的目标位置；K为控制量的放大系数；KF为驱动电流

8、位意义不大．因此算法中不包括积分项。和音圈电机的简化传递函数。电流驱动的功能是将电根据图1的算法框图以及PMAC内部计算系数，流命令转换为电流，PMAC输出的电流命令为16位数可得控制量的计算式：字量．经过数模转换为-4-IOV的模拟电压，然后输入到CMDout(n)=2xK。×O8×[FE(n)+(K×CV(n)电流驱动，驱动电流根据电压值输出相应大小电流