基于PLC的弹性扭转系统控制与研究.pdf

《基于PLC的弹性扭转系统控制与研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第47卷第8期tVo1．47．No．82014年8月AUg．2014基于PLC的弹性扭转系统控制与研究郭皓，齐蓉，康永泰(西北工业大学自动化学院，西安710072)摘要：多质量弹性扭转系统广泛存在于诸如机器人手臂及长轴距负载驱动等工业应用中。在对多质量弹性扭转系统结构分析和数学建模的基础上，利用Matlab辨识工具箱完成系统未知参数辨识，确定系统数学模型。以贝加莱PLC为控制单元、增量式编码器为速度传感器实现系统转速的闭环控制。为了消减弹簧传动和滤波延时引起的系统震荡，提出了灰色预测结合专家PID的控制策略。系统实验结果证明数学模型正确，控制性能良好。关键词：多质量弹性

2、扭转系统；建模；辨识；PLC；灰色预测；专家PID中图分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1001—6848(2014)08—0048-05ElasticTorsionSystemControlandResearchBasedonPLCGUOHao，QIRong，KANGYongtai(CollegeofAutomation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Multi—masselastictorsionsystemwidelyexistsinindustrialappl

3、icationsuchasarobotanTiandalongwheelbaseloaddriver．Aftersystem’Sstructureanalysisandmathematicalmodeling，Matlabtoolboxwasusedtoidentifytheunknownparameters．B&RPLCwasusedasthecontrolunitandtheincrementalen-coderwasusedasthespeedsensortorealizethespeedclosedloopcontro1．Inordertoreducesyste

4、moscilla-tionwhichiscausedbythespringdrivingandfilteringdelay，thecontrolstrategythatgreypredictionCOB—binewiththeexpertPIDwasproposed．Experimentresultsshowthatthemodeliscorrectandthegoodcon—trolperformance．Keywords：multi—masselastictorsionsystem；modeling；parameteridentification；PLC；greyp

5、rediction；expertPID型底座上，两个质量块之间通过具有一定柔性的弹O引言簧连接。直流电机经减速机构减速，通过弹性联轴多质量弹性扭转系统模拟机器人手臂关节，使器与质量块1的左端连接驱动质量块l转动。通过用弹簧等弹性机构联结驱动装置和负载来构成共振弹簧驱动质量块2转动。两个编码器位于质量块1系统。系统在运转过程中，作为传动轴的弹簧会出和质量块2的右端，用于测量两个质量块的旋转现弯曲和变形，造成负载转速和电机轴转速不同。角度。如果负载端黏性阻尼较小，系统将出现较高的机械谐振，严重影响系统性能。本文针对多质量弹性扭转系统振荡极易导致不稳定，设计控制方案抑制系统振

6、荡以获得良好的静态和动态性能。1．2系统建模1硬件构成与建模(1)电机带载模块1．1硬件构成直流电机接减速机构驱动负载，包括质量块1多质量弹性扭转系统结构如图1所示。两块大的转动惯量以及折合到减速机构带载侧的电机、轴小不一的圆柱形质量块，分别通过中心轴固定在U和联轴器的转动惯量。其物理模型如图2所示。收稿日期：2013—11—21基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金(20106102110032)；西北工业大学种子基金(72013116)。作者简介：郭皓(1989)，男，硕士研究生，研究方向为电力电子与电力传动。8期郭皓等：基于PLC的弹性扭转系统控制与研究·49·

7、当电机模块与负载模块连接在一起的时候，弹簧产生的扭矩也会对电机模块有力矩的作用，构成整个系统的开环结构框图如图4所示。广]’固可忽略不计mi图2电机带载模型推算得该物理模型的传递函数：图4系统开环结构框图G㈤==而其中，电机电阻R=2．36n；电机电感忽略；等效(1)电磁转矩常数c，m=0．21672Nm／A；等效反电势系式中，0(s)为负载角度，。(s)为电枢电压。数C0．36134v／(rad／s)；减速机构传动比=(2)二惯性系统14；减速机构效率卵=0．6。负载由弹簧连接的两个质量块构成，称之为二2参数辨识及计算惯性系统J。假设弹