双电机驱动卷绕式系统转速同步控制研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com万方数据双电讥驱动卷绕式系统转蓬同步控奔j研究口刘笃喜口程益恒口赵小军口李浩口朱琳西北工业大学机电学院西安710072摘要：为解决拖锥自动收放系统双电机转速同步的问题，提出了基于PID交叉耦合补偿的转速同步控制方法，建立了系统数学模型，并进行了电机参数变化及负载干扰情况下的双电机转速同步仿真。结果表明，采用交叉耦舍转速补偿方法．可以极大地降低双电机转速差，实现双电机的转速同步控制：关键词：卷绕式系统双电机转速同步控制交叉耦合补偿中图分类号：THl32．4；TM921．54文献标识码

2、：A文章编号：1000-4998(2012)08—0032—04拖锥自动收放系统是卷绕式系统在航空测试中的典型应用．是在飞机试飞时进行静压参数检测的主要设备⋯1。对于拖锥自动收放系统，除具有一般卷绕式系统恒线速度、精确位移控制的要求外．因其航空测试的特殊应用场合。设备的抗负载干扰性以及安全可靠性是其不同于一般卷绕式系统的非常重要的性能要求。为满足其特殊使用要求，使用双电机驱动方法．各电机在实时跟随同一目标转速的同时．还需要保持两电机问的转速『司步，否则便会对后面的机械传动系统造成损坏．导致系统无法正常使用，因此，需要

3、对拖锥自动收放系统的双电机转速同步控制进行深入raft究。本文针对拖锥自动收放系统双电机驱动时的转速同步要求．分析了产生同步误差的原因，设计了基于PID交叉耦合补偿的转速同步控制方法．最后采用该方法进行了电机参数变化及负载干扰情况下的双电机转速同步仿真与分析。1同步误差分析与方法设计双电机驱动拖锥自动收放系统的基本结构如图l所示．主要由控制计算机、变频器、电机、减速部分和绞盘等组成。1．1双电机转速同步误差分析ii鬲五五西石五r———一双电机驱动拖锥自动收放系统的减速传动部分由·+一-,I--—卜—+一+-+-+-+

4、-+-+-+-+-+-—+一—+—+—+·+-—+-——卜—+一+-—+--+—+-+·+-+一+一+-—+一-—卜一—卜—+一+一+-+-+-+一‘·卜·—+．-—卜-1‘卜·。’卜-。卜-。‘卜一—卜‘身总长709mm，座位距离地面52lmm．最低位置杆件与水平位置呈30。左右，车身总长957mm．座位距离地面404mill。车体由最高点下降至最低点．再由最低点上升至最高点这一运动周期中前进248mm，座位上下起伏117mm(如图7所示)。5创新点分析1)机构组合创新：空问凸轮机构、导杆机构、正弦机构、双滑块机掏

5、等相互配合。完成其上下起伏运动。回2012／8[3][4][5][6]2)功能创新：实现儿章车的仿生式蠕行前进运动．运动形式新颖独特。3)外形创新：设计的外形可爱俏皮．运动栩栩如生。参考文献[1]彭文生，李志明．黄华梁．机械设计[M]．北京：高等教育出版社．2002．[2]杨家军．机械创新设计技术[M]．北京：科学出版社，2008．王为．汪建晓．机械设计[M]．武汉：华中科技大学出版社，2007．张英会．弹簧!M]．北京：机械T业出版社．1982．闻邦椿．机械设计手册(第5版)第一卷[M]I

6、E京：机械工业出版社．2

7、010．张英会．刘辉航．王德成．弹簧手册：M]．北京：机械工业出版社．2008．△(编辑日月)机械制造50卷第576期盘学兔兔www.xuetutu.com万方数据▲图l双电机驱动拖锥自动收放系统基本结构减速器及减速齿轮副组成．构成减速齿轮副的两个减速小齿轮与一个减速大齿轮啮合，从而带动绞擞转动。这样的齿轮传动机构对两个电机的转速同步性能提出了很高的要求，当双电机转速不一致、产生较大的同步转速误差时．将会对传动系统造成损坏，使系统无法正常使用。严重时甚至会使拖锥无法完全收回．给试飞飞机带来重大安全隐患，因此，从某种意

8、义上来说。拖锥自动收放系统两电机间的转速同步性能要比其分别对同一目标转速的跟随性能更加重要。对于拖锥自动收放系统．导致双电机转速不同步的原冈有多种：(1)用于双电机拖动的电机虽采用同种型号，但也会由于制造丁艺等原因不能保证其结构参数完全一致．存在一定的额定转速误差；(2)随着电机工作时间的增加。电机的结构参数也会发生变化．从而引起双电机转速的不同步；(3)飞机试飞时。由于飞行高度及速度的变化．作用在两电机轴上的负载力矩值会产生变化及差异。导致其产生转速同步误差。1．2双电机转速同步方法设计用于实现拖锥自动收放系统双电

9、机转速同步的控制方法需满足两个要求。一是当两电机结构参数不同、产生转速误差时，能迅速对两电机的控制电压进行微调，使其首先达到转速同步．在这一前提下去共同跟随同一目标转速指令；二是当任一电机上的负载力矩变化导致其转速波动时．另一电机都会及时跟踪。这虽然使两电机的共同转速无法保持稳定．但却可以保证其转速的同步．避免因同步转速误差给系统带来的损害。基