多电机同步控制系统的分析与设计

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1、武汉理二[大学硕士学位论文4．2主机与总线通信的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯284．3控制节点的软件设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯284．4控制节点与CAN总线的通信设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯‘304．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3l第5章模糊自整定PID同步控制算法的实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯325．1同步控制算法的分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一325．1．1PID算法介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·325．1．2模糊控制算法介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯345．1．3模糊PID控制器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯365．2模糊PI控制器的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·375．3系统仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一405．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯43第6章结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯44参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．46致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·49IV武汉理工大学硕士学位论文第l章绪论1．1多电机同步

3、控制系统的研究背景与意义同步现象在科学，自然，工程和社会生活中大量存在。同步控制已被应用到许多涉及同步现象的领域，如伺服，机器人之间的合作，多轴机床的加工。然而，同步控制方法，首次由KorenY在1980年提出。这种方法采用的是交叉耦合控制技术，它为解决动态系统的同步控制问题提供了独特的优势和机会。20世纪90年代以来，类似的交叉耦合技术主要应用于机床，在处理速度同步的问题上，尤其是对于两个轴的运动已有大量研究。最近，在利用交叉耦合的概念解决多个运动轴位置同步的研究已经取得了很大的进步。其他同步控制方法，包括模糊逻辑耦合控制，以及神经网络同步控制器，已经越来越多地被

4、使用。这时，在多电机传动的结构上也有很大的进步，鉴于传统的多电机传动方式的复杂性和精密差的特点，现在已经开始对电机进行单独驱动，每台电机不再有硬件连接，它们之间的传动是靠软件算法来是实现的。这种多电机同步控制的方法已经被现代工业越来越多地使用，同时国内外的专家学者对于多电机同步控制系统的理论研究也日渐成熟I卜引。由于电机在实际工作过程中，由于各台电机之间存在差异，外界存在不确定因素的影响，使得多台电机的同步受到很大的影响。对于在多台电机需要协调运转的场合下，确保各台电机之间的同步运行是整个运动系统中的重点问题。同步效果的好坏将对生产的质量起到至关重要的作用。所以，对

5、多电机同步控制系统的理论研究和实践操作，在工程领域具有重大的意义和价值。1．2多电机同步控制技术的理论为了便于本论文多电机同步控制方案的设计，现将多电机同步控制的概念以及同步控制的方式做一个介绍。武汉理T大学硕士学位论文1．2．1多电机同步控制技术多电机同步控制技术，具有广泛的应用领域，如科学，自然科学，工程与社会。同步控制技术是一个关键的因素，影响着产品质量和生产效率。所谓电机同步就是指系统中的各台电机根据要求要将自身的运行状况和其他电机的运行状况维持某种关系不变，这种不变的关系一般包括三种：(1)在系统中的所有电机的速度或位移被保持相同，它是一个同步控制系统里最

6、简单的系统。(2)同步控制的多台电机的速度或角位移，，维持一个不变的比例系数。例如，在许多情况下，系统中的各个电机速度或位移并不要求保持同一个数据，但要求各台电机之问维持一定的比值。(3)此外，除了上述两种情况外，还有第三种情况，在某些生产情况下，要求电机之间的速度或位移保持一个固定的差值，而不是要求它们之间保持一种比例系数。判断同步控制系统的好坏，依据的就是两个差值：同步差值和跟踪差值。同步差值就是电机之间的速度或位移的一个差值，它反应的是不同电机之问的同步情况。跟踪差值是单台电机的输出值和给定值的比较，他反应的是电机本身对设定值的响应情况。同步控制系统的主要任务

7、就是使这两个误差尽可能地小，从而提高同步的效果。1．2．2多电机同步控制的结构实现多轴的协调运转，通常采用两种方法：一种是机械方式，另一种是电方式【4】。之前由于电子技术没有现代这么发展，所以传统的多电机系统中多采用链条等硬件连接来实现同步。这种方式通过采用链条、齿轮等刚性连接来实现多轴同步传动。具有控制方式相对简单的优点。在一些对控制精度要求不高的场合有着广泛的应用。其缺点是结构复杂，灵活性差，传动的距离和范围有限，机械运动产生的误差比较大。随着生产要求的提高和新技术的发展，以前的多个轴驱动方式已不能满足要求，为了实现更好的同步效果采取了多台电机单独驱动的方式