基于PID控制的直线进给系统的仿真与试验.pdf

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1、第25卷第1期2012年1月机电产品开簋与钏新Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsV01．25，No．1Jan．，2012文章编号：1002—6673(2012)01—174-03基于PID控制的直线进给系统的仿真与试验孙洁1，林健1，何川2，黄腾蛟1(1．南京工程学院，江苏南京211167；2．常州大学，江苏常州213016)摘要：在数控机床永磁直线同步电动机基本结构及工作原理基础上．构建了直线进给系统物理模型及传递函数。根据工程设计方法设计直线进给系统的PID控制器．通

2、过仿真分析验证了控制器的有效性，最后通过直线进给系统综合试验平台开展相关实验研究PI控制下直线进给系统的动态性能。并分析了主要控制参数对系统动态性能的影响。关键词：PID；直线进给系统；动态性能中图分类号：TP202．1文献标识码：Adoi：10．3969／i．issn．1002—6673．2012．01．071SimulationandExperimentofLinearFeedSystemBasedonPIDSUNJ如1，LINJim1。HEChuan2，日UANGTeng-Jia01(1．NanjingInstituteofTechn

3、ology，NanjingJiangsu211167，China；2．ChangzhouUniversity，ChangzhouJiangsu213016，China)Abstract：Basedonthebasicstructureandworkingprincipleofpermanentmagnetlinearsynchronousmotor(PMLSM)usedinCNCmachinetools，thephysicalmodelandtransferfunctionwereestablished．ThePIDcontrollerof

4、hnearfeedsystemwasconstructedaccordingtOtheengineeringdesignmethod，andtheeffectivenessoftheproposedschemesWasverifiedbysimulation．ThedymmicperformancesoflinearservosystembasedonPIcontrollerwereresearchedbyexperimentonthelinearservosystemtestplatform．Themainparameterswhichi

5、nfluencetheperformanceofsystemincontrollerwereanalyzed．Keywords：PIDcontroUer；linearfeedsystem；thedyn枷cperformances．0引言直线电动机优点众多．但最大的缺点就是对负载敏感，因此数控机床直线进给系统的性能主要依赖伺服控制器的性能【11。对于高速高精度伺服系统，在选取控制方法时，既要对对象模型结构和参数有基本清晰的认识，又要考虑它存在着模型摄动、负载扰动等未知的不确定性因素对系统稳定性和控制精度的影响。与此同时，必须从直线电动机伺服系

6、统是一个快速的动态系统这一具J体对象的特性出发，要求针对产生扰动的不同原因的特殊性，以相应见长的控制策略对付之121。传统控制策略中，PID控制及其改进算法在现代工业应用伺服驱动器中占有绝对主导地位。PID控制算法具有简单实用，易于掌握等特点，蕴含了动态控制过程I__●-_。。。。。。_-_________________。●。，。。。。。。'______--。●。。。。_。____●__。。。。。_______________________。●-_。。。。。。。。。。。。。。。___。___●。●。。_。。。。。。一收稿日期：2011—

7、11—吖I基金项目：南京工程学院大学生科技创新基金项目(N20100517)l作者简介：孙洁(1991-)，女，江苏徐州人，本科学生；林I健(1971-)。男，江苏南京人，副教授，硕士研究生。主要-研究方向：敷控机床的伺服控制。I174的过去、现在和将来的信息，具有很强的鲁棒性131。本文构建了数控机床直线进给系统的i闭环控制结构。根据工程设计方法设计了电流环、速度环和位置环的PID控制器，通过仿真分析验证了控制器的有效性。并在Kollmergen直线伺服系统进行相关试验。1永磁直线同步电机仿真模型的建立永磁直线同步电动机是典型的机电系统，

8、遵循力学定律、电路定律和电磁定律等原理。在理想电动机的假定下，可以得到永磁直线同步电动机的数学模型。永磁直线同步电动机的dq轴模型电压方程及磁链方程为：峄R寸舢q+}帅d岍R讲卅