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简析多电机同步控制技术

简析多电机同步控制技术
我国现代工业的不断发展与机械自动化技术的不断提高,很多生产场合都无法满足现代工业的发展要求,其电机控制系统要求多台电机共同驱动一台设备运作。

在整个生产过程中,应尽量满足现代工业的发展需求,确保这些电机能够协调运行,所以多电机同步控制技术的应用越来越广泛,这种技术在机械传动系统中,尤其是卷接机组中,可以通过多个电机向多个主要机组,传递其生产需要的动力,这种传动方式是控制方式上的一大创新。

一、多电机同步控制技术
为了保证多电机能够实现同步控制,可以通过两种方式:机械方式和电方式。

在同步控制技术应用初期,机械同步控制技术在工业自动化生产中广泛应用。

因为机械控制方式与传动连接十分可靠,这种连接在应用初期得到了广泛应用,但是这种机械控制方式有一些常见的缺点,整个系统智能运用一台电机作为动力输出,所以动力分配到各个单元的动力功率都比较小,很难进行系统同的维修工作,且系统只能获得有效的传动范围[1]。

机械同步控制系统通过齿轮、皮带、链条这些零件进行传动,造成整个系统出现劣迹误差,所以在整个控制过程中,系统的控制精度很容易受到影响。

工作人员在一些精度要求较高的环境,电方式的多电机协调控制更加灵活,拥有更高的精度和稳定性,并能在生产实践中,逐渐被完善。

二、卷接机中同步控制技术的应用流程
多电机同步控制技术一般选用YJ27卷接机组,其机械设备结构复杂,且各个鼓轮的转速间应保持精准的比例关系。

现阶段,相关单位采用的是传统的机械式齿轮传动方式对各个鼓轮进行同步控制,从而保证系统精度,对于高速环境下的齿轮,工作人员应为其设置润滑系统,确保整个系统的传动链不会太长,机构系统导致传动造成过大,在连续工作时,造成设备损坏,润滑齿轮箱容易出现漏油,以及传动误差较大等现象,设备的维修量会大幅增加,传动系统速度的波动会影响卷接机的运用功能[2]。

(一)偏差耦合结构控制
工作人员以YJ27卷接机组的几个主要的工作鼓轮作为研究对象,并总结这些设备的机械传动关系,得出他们之间的速度比例,然后算出每个鼓轮的负载特
点,将与之相对的永磁同步电动机作为这种设备的驱动电机,在一定环境中建立起一个鼓轮的同步控制系统的仿真模型,然后通过这种仿真模型的相关原理,运用改进型屏偏差耦合对结构进行控制,制定模糊滑模控制策略,这也是一种比较理想的控制方法[3]。

为了机械设备的同步控制精准度得到提高,一些研究人员提出了并联交叉耦合控制结构,这其中比较重要的方面是,确保每台电机的速度能够与位置信号进行比较,从而得出一个差值作为附加的反馈信号,这些信号通过电机的速度补偿之后,也补偿了同步误差,达到了消除同步误差的要求。

国外学者提出了使用与电机数目的偏差耦合控制策略,在电机数量大于2时,工作人员可以通过改进交叉耦合控制结构,使控制结果出现质的变化,并克服其他策略方面的难点,能够拥有较好的同步性能,所以选择偏差耦合控制结果,当作多电机同步控制系统的控制结果,若以三台电机为例,其结构示意图如图1所示。

(二)处理好系统补偿和干扰
对任意一台电机而言,其他电机的速度都属于一种干扰,所以工作人员应对这种干扰的程度进行測量和评估,从而通过引入前馈作用,将干扰消除,避免电机驱动子系统在输出时,出现不良影响,将系统的品质得到较好的提高,所以通过PI控制器取代固定增益速度补偿器[4]。

电机前馈控制得到实现,通过相关资料分析,PI控制器能够对前馈控制器进行控制,只要拥有两台电机之间的速度,并保证这个数值不为零,就可以将这种现象当作一种干扰,但是干扰一旦存在,并在控制量发生变化之前,PI控制器的调节系统就能发挥作用,这就导致工作人员根据检测的其他数据和电机速度,要按照一定规律是电机之间的跟随误差得到快速消除,并将稳定性收敛为零,从而保证系统拥有较为完善的同步性能,使系统获取更好的动态和静态性能,这种现象能够通过图2 进行诠释。

(三)电机的相关参数设置
通过对鼓轮的具体情况,以及其在减速或加速过程中的惯性负载,所以电机的一些参数要依据计算的负载设定。

一般来讲加速过程需要的转矩,应用减速过程的转矩,所以工作人员根据电机的额定转矩大于加速过程中的负载过程中的负载转矩。

这样就能够达到相关要求,在计算各个鼓轮的最大加速转矩的公式如下:
在公式中:Ta为加速转矩,电机正常工作时的转速为Nm,电机转动惯量为JM,负载转动惯量为JL,加速时间为ta,负载转矩为TL。

工作人员是根据基于比例切换函数的滑模控制算法,这种方法有一定弊端,滑模切换的开关量是固定的,这种现象会存在比较大的抖振,从而会对多电机同步控制系统造成影响,其稳定性和同步形成都有所下降[5]。

滑模控制的抖振问题无法得到消除,所以只能通过消弱来达到去除抖振的目的,所以工作人员可选用模糊控制和滑模控制相结合的方式,对系统抖振进行推论和调整,保证系统的稳定性。

结束语
综上所述,可以得出卷接机组中的多电机同步控制技术应用较广,并具有较好的效果。

目前很过单位应用的同步控制技术仍然较为落后和传统,所以这种多电机同步控制技术体现出高性能和控制较好的精准度,这种特点对控制系统十分重要,并拥有较为广泛的应用前景,所以工作人员应不断提高控制精准度,使这种技术在卷接机组的应用更为完善。

参考文献
[1]聂挺.超高速卷接机多轴同步运动控制技术实验研究[D].湖南大学,2013(5):154-155.。

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