基于速度环增益调度pi算法直线电机控制系统设计

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1、学兔兔www.xuetutu.coml匐化基于速度环增益调度PI算法的直线电机控制系统设计LinearmotorcontrolsystemdesignbasedonspeedHnggainschedulingPIalgorithm陈永刚’一，阎秋生CHENYong．gang．YANQiu．sheng(1．东莞职业技术学院，东莞523808；2．广东工业大学，广州510006)摘要：针对倒装机中直线定位平台进行控制算法的设计，以实现对平台的高速度高精控制。通过对速度控制环路增益调度PI控制的算法研究，设计了一种基于速度环增

2、益调度PI算法的直线电机控制器，最后将其应用于基于运动控制卡的直线电机平台控制系统。实验结果表明，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；高速度高精度；增益调整；速度环；控制器中圈分类号：TP24文献标识码：A文章编号：1009-0134(2013)06(下)-0107-03Doi：10．396~}／J．issn．1009-0134．2013．06(下)．310引言和电流环控制器的模型，只有这样我们才能基于该模型设计我们的控制器，所以需要辨识H的部近年来，直线电机由于其刚性高、响应快、高加速度

3、和速度等优点¨，越来越广泛的应用于分如图1所示。高精、高速自动化设备，但由于直线电机运行过出程中负载的变化、系统参数摄动和各种干扰都直接作用到电动机上，影响定位平台的瞬态性能性和稳态性能，需要设计合适的控制算法来满足平台的控制要求。本文主要针对倒装机中直线定位平台进行控图1系统结构框图制算法的设计，以实现对平台的高速度高精控2增益调度制。当采用固定参数控制器对直线电机驱动系统在许多情况下，系统动态特性的变化与其工进行控制时，对系统需要的快速性能和控制精度作条件的关系是已知的，而动态特性的变化可能不能很好满足，并且运行在不

4、同的大小行程和加是由于一些巳知的非线性现象引起的。所以，通速度时，系统的性能无法得到一致性效果，需要过监测系统运行过程中的工作条件，对应的改变不断调整控制器参数才能满足不同规划的控制效控制器的参数来补偿非线性现象引起的问题，使果，这样的问题对于直线电机是普遍存在的。然系统能够自动调整得到需要的动态控制效果，这而，在实际应用过程中，不断手动调节控制器参个思想被称为增益调度。数使系统达到控制要求是相当麻烦，甚至是不太增益调度的系统框图】，如图2所示。通常该现实的，所以需要设计出一种控制算法，可以使系统可以被视为具有两个控制环

5、路。有一个内部得系统在外界条件改变的情况下总是能达到要求环路和外部控制环路，内部环路由被控对象和控的控制效果。制器组成的，外部控制器参数是基于工作条件进1控制系统平台搭建行调整的。对于课题研究的直线电机运动平台，其控制增益调度已经被广为应用，最初是用于飞行系统采用三环控制结构，分别是电流环、速度环器控制系统，但它已经越来越多地用于过程控和位置环，一般情况下，电流环的调节在驱动器制。在过程控制的应用中可以通过只使用几组控内部自整定完成，外界是没办法调整的，所以对制器调整参数就使得控制效果有显著改善，这种于该控制系统，首先需

6、要得到整个直线电机单轴过程中不同的范围使用不同的控制参数的分程控收稿日期：2013-01-14基金项目：广东省部产学研结合项目重点项目(2011A090200026)；东莞职业技术学院2013院级项目作者简介：陈永刚(1980一)，男，江苏人，工程师，博士研究生，主要从事工业控制的研究。第35卷第6期2013—06(下)[107]学兔兔www.xuetutu.com1lI5化使系统响应曲线收敛速度变慢，所以选取使系统震荡时的积分增益的1．2倍为最大值。从而确定了比例增益增益变化范围和的最大值。基于增益调度的思想来设置在该

7、范围内对比例积分增益进行切换变化。得到增益范围后我们需要在该范围内进行有规律的变化，而控制器参数的设计思想是在速度图2增益调度系统框图误差很大时相对应的采用高的比例增益和低的积制器可以视为一种特殊类型的增益调度控制器。分增益进行控制，当速度误差较小时，相应的采增益调度控制主要用来处理非线性过程、过用较高的积分增益值和低的比例增益进行控制，程随时间的变化或随工作条件的变化而变化的情所以我们需要在PI参数允许的范围内对参数进行况，对于动态特性随工作条件变化而变化的控制差值，从而使得控制参数根据速度误差变化而按系统非常有效。对

8、于直线伺服系统而言，在运行照我们的控制思路变化。于是有以下三种差值思时出现负载变化、电机参数的变化以及直线电动想：机端部效应等干扰，出现随运行的行程和加速度(f)=(max)一((一()exp“”l】(1)的不同而出现的控制效果的不一致性问题，可以尝试用增益调度的思想去解决。(f)=K㈣一()一㈣)(2)l‘maxI