两轴变增益交叉耦合控制系统的仿真分析.pdf

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1、·控制与检测·组合机床与自动化加工技术文章编号：1001—2265(2010)12—0080—03两轴变增益交叉耦合控制系统的仿真分析许强强，曾岳南(广东工业大学自动化学院，广东510006)摘要：直线伺服系统中，负载扰动、机械惯性及两轴响应速度不匹配会影响轮廓加工精度，如何提高两轴运动控制系统的协调性成为亟待解决的问题。文章在介绍永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上，详细分析了系统轮廓误差定义与变增益交叉耦合控制算法，最后在Matlab／Simulink环境下搭建了两轴变增益交叉耦合控制系统仿真模型，并对结果进行了分析。仿真结果表明，变增益交叉耦合控制算法较

2、传统控制算法有效提高了系统的快速性和鲁棒性，并减小了系统的轮廓误差。关键词：交叉耦合；轮廓误差；双轴；仿真；交叉耦合控制中图分类号：THI6：TG65文献标识码：AAnalysisandSimulationoftheVariablegainCross-coupledControlSystemonDual·axisXUQiang—qiang，ZENGYue—nan(GuangdongUniversityofTechnology，Guangdong510006，China)Abstract：Inlinearservosystem，themismatchofloaddi

3、sturbance，mechanicalinertialandresponsespeedofdual-axishasalargeinfluenceoncontourerrorwhenprocessingpartcontour．Sohowimprovethecoor-dinationofdual-axismotioncontrolsystembecomeaseriousproblem．Inthispaper，themathematicalmodelofthePMSMisanalyzed，thenthedefinitionofcontourerrorandvariab

4、le-gaincross-coupledcon-trolalgorithmaredentallygiven，andfinallysetupasimulationmodelofdual-axisvariable-gaincross-COU-pledcontrolsystem．Thesimulationresultsindicatethatvariable-gainCross-coupledControllereffectivelyimprovesspeedinessandrobustnessofsystem，andreducecontourerorofthesyst

5、em．Keywords：cross-coupled；contoureror；simulation；dual-axis；cross-coupledcontrol本文采用变增益交叉耦合控制算法对两轴运动0引言控制系统进行研究，并在Matlab／simulink仿真环境随着计算机技术、半导体技术的快速发展，数控下搭建了此法的仿真模型，仿真结果表明采用此法机床加工速度的逐渐提高，对其加工精度的要求也后系统的轮廓精度显著提高。越来越高。负载扰动、机械惯性以及双轴响应速度1永磁同步电机(PMSM)数学模型不匹配都会对加工精度产生影响。近年来的研究和实践表明：通过提高两轴运动控

6、制系统的协调性永磁同步电机是一个多变量、非线性、强耦合的来改善加工精度是一个切实可行的好办法。系统，所以其不能适应高动态性能的伺服系统，因采用交叉耦合控制来提高两轴运动控制系统的此，如果能将其复杂的物理模型等效地变换成类似协调性越来越得到大家的认可，其基本思想是：基于直流电机的模型，便可使永磁同步电机的分析和控每个轴的跟踪误差来直接反映轮廓误差，通过交叉制大大简化。。。耦合控制器进行运算得到每个轴的位置补偿值，并矢量变换控制是针对交流电动机提出的一种新将该补偿结果加至每个轴的位置给定中来消除每个的控制思想和控制技术，其实质是经过一系列矢量轴对其他轴的影响。这就很好

7、的解决了各轴间动态变换(对电压、电流、磁链等物理量)，将电机数学模因素相互作用对协调控制性能的影响。型变换至正交的旋转坐标系中，并对各物理量的幅收稿日期：2010—06—30作者简介：许强强(1986一)，男，山西临汾人，广东工业大学自动化学院工学硕士，研究方向为电机控制方向，(E—mail)xuqiangqiangl987@163．corn。2010年第12期·控制与检测·值和相位实现解耦控制，使得转换后的永磁同步机将上式用泰勒级数展开得：数学模型等效于直流电动机的数学模型。采用矢s=(COS0-)E一(sin口一)Ey-(sin0-COS0)‘量变换后永磁同步

8、电机的数学