滑模变结构在工业缝纫机伺服控制系统中的应用.pdf

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1、工业自DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2014．04．012滑模变结构在工业缝纫机伺服控制系统中的应用邓正万，高宁宇(1．南通桑普力兰电器实业有限公司，江苏南通226000；2．南通大学电气工程学院，江苏南通226019)摘要：工业缝纫机BLDCM伺服控制系统是一个滞后、时变、非线性的系统，控制系统中转速调节器常采用PI调节器，传统的PI调节器对系统参数摄动的鲁棒性不强，因此提出转速调节器采用滑模变结构控制替代传统的PI控制，仿真实验结果表明该方案是可行的，滑模变结构控制在抑制超调和加快动态响应速度方面能取得较好的效果。关

2、键词：BLDCM；工业缝纫机；滑模变结构中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009—9492(2014)04—0041—04TheApplicationofVariableStructureSlidingModeControlTheorytoIndustrialSewingMachineServoControlDENGZheng—wan．GAONing—yu(1．NantongSuperreliantElectricCo．，Ltd，Nantong226000，China；2．NantongUniversity，Nantong226019

3、，China)Abstract：Industrialsewingmachinesystemishysteretic．time—variantandnonlinear．thpaperproposedavariablestructureslidingmodecontrollerinsteadofthetraditionalPIspeedregulator．Simulationandexperimentalresultsshowedthatthecontrolmethodisreliable，avariablestructureslidingmodeco

4、ntrollerachievesmallerovershootandthefastdynamicperformance．Keywords：BLDCM；industrialsewingmachine；variablestructuresliding0引言扩大，也为这些相对复杂的先进控制算法的实现随着对缝制衣服的质量和速度的不断追提供了有利条件，本文将滑模变结构控制理论引求，工业缝纫机所用电机经历了摩擦式、涡流入到工业缝纫机BLDCM伺服控制系统，转速调节式、混合步进式电机和交流伺服电机n，其中，器采用滑模变结构控制来替代传统的PI控制，以无刷直流电动

5、机(BLDCM)具有体积小、重量期达到优化控制的目的。轻、维护方便、高效节能以及易于控制等一系1工业缝纫机伺服控制系统列优点而被广泛运用于各类高性能、高速工业图1是工业缝纫机伺服控制系统的硬件结构缝纫机中。工业缝纫机BLDCM伺服控制系统，图。它包括主电路、驱动电路、主控电路、电磁常采用PI调节器作为转速调节器，它具有结构铁驱动电路、脚踏板控制电路、信号采集与故障简单，可靠性和稳态精度等优点，但是工业缝综合电路、操作面板等部分。纫机BLDCM伺服控制系统是一个滞后、时变、其中主控电路是整个工业缝纫机伺服控制系非线性的系统，采用传统的PI调节器，对系

6、统统的核心部分，采用RENESASMCUR5F71374作参数摄动的鲁棒性不强及抗负载扰动能力不强为主控芯片，通过检测BLDCM的转子位置和脚踏等】。信号，产生6路PWM信号，来控制BLDCM的旋由于滑模变结构控制具有完全自适应性和鲁转与停止，实现缝纫机定针位与缝制工作；驱动棒性，以及优良的控制性能和易于实现的特点，电磁铁，完成缝纫机的前后加固、剪线、拨线、加上微处理器的计算能力不断提高和储存能力的抬压脚等动作。南通大学自然科学基金资助项目(编号：10Z028)收稿日期：2013—10—17羔羔薹釜J自动化2．1滑模控制律推导忽略粘性摩擦，BLDC

7、M的运动方程为：一=l，其中，为电磁转矩，为负载转矩，．，为转动惯量，I，>0，是转子机械角速度。转化为状态方程表示为：‘了T一了TL(2)~0-滑模变结构控制系统的运行状态是通过对切换函数．s符号的判别，不断地切换控制量来改变系统结构，以使系统状态变量运动到事先设计好的空间切换面Js上，然后系统沿切换面运动。故定义切换函数：S=∞一∞(3)图1工业缝纫机伺服系统的硬件结构图其中，是转子机械角速2无刷直流电动机滑模变结构控制器的设计度的给定值，是转子机械角速度的反馈值。本系统采用Y接三相BLDCM，三相全桥逆变选滑模变结构控制律为指数趋近率控制：电

8、路，两两导通方式。图2为无刷直流电动机控—sign(S)一詈(4)制系统。系统采用转速、电流双闭环控制系统。其中，、k为待