基于滑模变结构的张力控制系统设计.pdf

《基于滑模变结构的张力控制系统设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第4期机械设计与制造2016年4月MachineryDesign&Manufacture175基于滑模变结构的张力控制系统设计李琳，林炯辉，邹焱飚(华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510641)摘要：张力控制是很多控制设备的基础技术之一，它的性能直接影响产品的质量和生产的效率。针对张力控制系统存在的非线性、时变等问题，研究了张力控制系统的动态特性，建立了张力控制系统的数学模型。选择滑模变结构控制策略，结合变速趋近律的方法设计控制律。在MATLAB／SIMULINK建立张力控制系统的数学仿真模型。分析了该系统的响应特性和跟踪性能。为验证所

2、设计的滑模控制系统的可实现性，搭建了基于EtherCAT总线的张力控制实验平台。实验结果表明所设计的滑模控制系统的有效性。关键词：张力控制：滑模变结构；变速趋近律；SIMULINK仿真；EtherCAT总线中图分类号：TH16；TP273文献标识码：A文章编号：1001—3997(2016)04—0175—03DesignofTensionControlSystemBasedonSlidingModeControlLILin，LINJiong-hui，ZOUYan-biao(SchoolofMechanicalandAutomotiveEngi

3、neering，SouthChinaUniversityofTechnology，GuangdongGuangzhou510641，China)Abstract：Tensioncontrolisoneofthebasictechnologiesinmanycontrolequipment．Thequalityoftheproductandtheefficiencyofproductionagedirectlyafectedbythepe咖financeoftensioncontro1．Inviewoftheproblemthattensionc

4、ontrolsystemisanonlinear，timevaryingsystem，andthedynamicbehavioroftensioncontrolsystemisanalyzedandamathematicmodelforitisestablished．Sliding-modecontrolischosenascontrolstrategyandthealterabletrendinglawisusedtodesig~thecontrollaw．Themathematicalsimulationmodeloftensioncont

5、rolsystemisbuiltinMATIB，sIMULINK．andresponsecharacter~ticandtrackingpe~orlnanceisanalyzed．Tovalidatingtheproposedsliding-modecontrolsystem，anexperimentalplatformoftensioncontrolbasedonEtherCATfieldbusisbuih．Experimentalresultsshowthattheproposedsliding—modecontrolsystemisefe

6、ctive．KeyWords：TensionControl；Sliding-ModeControl；AlterableTrendingLaw；SIMULINKSimlllatioII：EtIlerCATFieIdBusl引言2系统建模张力控制是轧钢、印刷、线切割、纺织等生产领域的一项重张力控制系统简图，如图1所示。该系统由伺服电机、张力要技术，对产品的质量有重要的影响㈣。传统的PID算法由于结传感器和张力控制器组成。系统的输出为伺服电机的转矩和构简单，易于实现，广泛应用于实际的张力控制系统l囹。然而，张力，张力由传感器检测并作为系统的输入量，，

7、和分别是控制系统存在着强耦合、不确定的关系，难以对其关系进行精确弹性物体在滚轴的圆周切线方向的速度。建模，因此传统的PID难以实现高精度的控制效果。滑模变结构由胡克定律，得张力的表达式：控制因其具有对系统不确定性以及外部干扰的强鲁棒性，适合f(VI-V：)dt(1)应用于张力控制中。L式(1)两边对时间求导，得：为优化张力控制系统，将滑模变结构控制应用于张力控制系统中。针对滑模控制存在的抖振问题，采用变速趋近律的方法L(Vl-V)(2)设计滑模控制器，不仅能确保控制状态在有限时间内到达滑模式中：，A，三一弹性材料的弹性模量、横截面积和它在两滚轴

8、之面，还能有效地减弱抖振I91。间的长度。来稿日期：2015-08-24基金项目：广东省战略f生新兴产业项目(2011A091101001)作者简介：