超高速卷接機組中交流伺服系統(tǒng)PI參數(shù)整定研究.pdf

1、隨著伺服驅(qū)動控制技術(shù)的不斷發(fā)展，永磁同步交流電機驅(qū)動代替?zhèn)鹘y(tǒng)的齒輪等機械傳動機構(gòu)，在高速高精度的現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)中得到了廣泛地應(yīng)用。伺服系統(tǒng)的控制參數(shù)與控制性能息息相關(guān)，當(dāng)涉及到多軸伺服系統(tǒng)時，參數(shù)的反復(fù)試湊整定過程繁瑣。本文以超高速卷接機組中各負載輪系的西門子伺服系統(tǒng)為研究對象，針對實際系統(tǒng)參數(shù)直接建模仿真的不準(zhǔn)確問題，根據(jù)系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)辨識被控對象的離散仿真模型，并依據(jù)仿真模型整定實際卷接機組控制參數(shù)。
　　首先，分析了永磁同步電機

2、的數(shù)學(xué)模型和矢量控制結(jié)構(gòu)，建立了伺服系統(tǒng)三環(huán)傳遞函數(shù)模型，并按經(jīng)典控制理論由內(nèi)到外依次得到了電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)控制參數(shù)常規(guī)整定優(yōu)化公式，為辨識分析奠定基礎(chǔ)。
　　其次，在永磁同步交流伺服系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和實際系統(tǒng)閉環(huán)激勵序列的基礎(chǔ)上，分析了速度環(huán)被控對象的離散模型以及閉環(huán)條件下的辨識問題，針對速度環(huán)提出了一種閉環(huán)條件下的新息自適應(yīng)卡爾曼濾波系統(tǒng)辨識擬合法，該算法能有效抑制擾動對辨識精度的影響，辨識結(jié)果雖不是實際系統(tǒng)的唯一解，但能夠

3、較好地擬合實際卷接機組伺服系統(tǒng)的動態(tài)輸入輸出特性。根據(jù)辨識的被控對象二階離散傳遞函數(shù)仿真模型，提出了一種閉環(huán)三階極點配置PI控制參數(shù)整定法，快速整定參數(shù)與范圍，同時根據(jù)基于規(guī)則的遺傳算法對速度環(huán)PI控制參數(shù)進行全局自整定的策略。
　　然后，對卷接機組閉環(huán)條件下空載、固定負載匯合輪、變負載煙支分離輪的速度環(huán)被控對象離散數(shù)學(xué)模型進行了辨識與結(jié)果分析，對比驗證了自適應(yīng)卡爾曼濾波系統(tǒng)辨識算法的有效性和閉環(huán)條件下辨識實際伺服系統(tǒng)近似模型的可

4、行性。根據(jù)建立的實際伺服系統(tǒng)近似等效的仿真模型，對空載和固定負載匯合輪的速度環(huán)和位置環(huán)控制參數(shù)進行了相應(yīng)的自整定分析，以及變負載煙支分離輪的機電聯(lián)合仿真控制參數(shù)整定分析，獲得了伺服系統(tǒng)較優(yōu)化的仿真控制參數(shù)。
　　最后，在超高速卷接機組實驗平臺上對速度環(huán)和位置環(huán)控制參數(shù)仿真整定分析的結(jié)果進行了實驗研究，并分析了不同控制參數(shù)對伺服系統(tǒng)控制性能的影響。整定后的伺服系統(tǒng)具有較小的速度超調(diào)量和位置跟隨誤差，有效提高了伺服系統(tǒng)的綜合控制性能。