本文關(guān)鍵詞：基于自抗擾的三電機同步控制平臺研制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著生活水平的提高,人們?nèi)找娓邼q的物質(zhì)文化需求直接刺激了自動化領(lǐng)域控制技術(shù)的日益精進,多電機的同步控制領(lǐng)域也要求更高的精確性、快速性及穩(wěn)定性。本文針對三電機同步系統(tǒng)中速度和張力的解耦控制進行了研究,同時根據(jù)被控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu),對相應(yīng)的控制平臺進行了設(shè)計。本課題中的三電機系統(tǒng)是一個高階次、非線性及強耦合的復(fù)雜系統(tǒng),要求能夠?qū)ζ溥M行高性能的同步控制。在分析了本課題被控系統(tǒng)的系統(tǒng)模型及轉(zhuǎn)速與張力的耦合關(guān)系后,同時又分析了PID控制器的優(yōu)勢及不足進而引出自抗擾控制器,其能夠通過擴張狀態(tài)觀測器將耦合、干擾等各種不確定因素進行估計與補償并反饋給前端,且其具備無需被控對象精確模型的特點,因而本文采用自抗擾控制技術(shù)實現(xiàn)對系統(tǒng)參數(shù)的控制。本文對自抗擾控制技術(shù)進行了詳細介紹與分析,設(shè)計出電機轉(zhuǎn)速及張力的新型控制器,采用自抗擾技術(shù)實現(xiàn)兩個參數(shù)之間的解耦。在控制結(jié)構(gòu)上,本文采用了主從控制的控制方案。為了縮短控制過程的控制周期,本文設(shè)計出由MCU、DSP及CPLD為處理單元構(gòu)成的組合式多核控制平臺,各個處理器協(xié)同工作各司其職將系統(tǒng)控制周期縮短為10ms,實現(xiàn)了對本文中提到的多電機系統(tǒng)更好的同步控制�？刂破脚_中MCU的職能是采集數(shù)模轉(zhuǎn)換后的兩個張力值,并將兩張力值傳輸至CPLD。CPLD的功能是對光電編碼器進行計數(shù)以測量電機轉(zhuǎn)速,并將測量值反饋給DSP,CPLD還具備對光電編碼器濾波、接收MCU傳送過來的張力參數(shù)、將速度及張力參數(shù)反饋給DSP、與三臺變頻器通訊、接收DSP控制指令等功能。同時本文還設(shè)計了用以顯示實時參數(shù)值的上位機界面,用以觀察實驗效果,還可以在上位機上通過Excel表格永久保存實驗數(shù)據(jù)。采用本文設(shè)計的控制平臺在本文中提到的多電機系統(tǒng)中運行,利用該平臺先后對比了在PID控制方案與自抗擾控制方案下的解耦及負載實驗,證明了自抗擾方案下解耦能力、抗干擾能力優(yōu)于PID控制,接著又進行了基于自抗擾方案的該平臺與PLC S7-300的實驗對比,結(jié)果表明該平臺的控制性能優(yōu)于PLC,因此該平臺具有良好的工業(yè)需求和發(fā)展前景。
【關(guān)鍵詞】：三電機 控制平臺 同步 自抗擾控制器 解耦
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM301.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 課題研究的目的和意義10-11
• 1.2 多電機同步控制技術(shù)的概述及國內(nèi)外現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 多電機同步控制的概述11-12
• 1.2.2 多電機同步控制算法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 自抗擾控制技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展13-15
• 1.3.1 自抗擾控制技術(shù)的產(chǎn)生13-15
• 1.3.2 自抗擾控制技術(shù)的應(yīng)用15
• 1.4 本文內(nèi)容安排15-17
• 第二章 自抗擾控制技術(shù)的理論知識17-26
• 2.1 自抗擾控制理論的誕生17-19
• 2.1.1 傳統(tǒng)PID控制器的長處與不足17-18
• 2.1.2 自抗擾控制技術(shù)誕生18-19
• 2.2 自抗擾控制器的組成19-24
• 2.2.1 跟蹤微分器(TD)19-21
• 2.2.2 擴張狀態(tài)觀測器（ESO）21-23
• 2.2.3 非線性誤差反饋控制律（NLSEF）23
• 2.2.4 擾動補償23-24
• 2.3 自抗擾控制器24-25
• 2.4 小結(jié)25-26
• 第三章 三電機同步控制系統(tǒng)的理論設(shè)計26-35
• 3.1 三電機同步控制系統(tǒng)的物理模型26-27
• 3.2 三電機同步控制方案27-29
• 3.3 速度自抗擾控制器的設(shè)計29-32
• 3.3.1 一階自抗擾控制器速度控制環(huán)的設(shè)計29-30
• 3.3.2 一階自抗擾控制器的優(yōu)化30-32
• 3.4 自抗擾控制器張力控制環(huán)的設(shè)計32-34
• 3.4.1 二階自抗擾控制器張力控制環(huán)的設(shè)計32-33
• 3.4.2 張力二階自抗擾控制器的參數(shù)整定33-34
• 3.5 小結(jié)34-35
• 第四章 三電機同步控制平臺的設(shè)計35-69
• 4.1 三電機同步控制系統(tǒng)的硬件平臺總體介紹35-45
• 4.1.1 控制部分35-40
• 4.1.2 執(zhí)行部分40-41
• 4.1.3 信號采集部分41-45
• 4.2 三電機同步協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的通訊45-49
• 4.2.1 UART通信46
• 4.2.2 RS-485通信46-47
• 4.2.3 SPI接口通信47-48
• 4.2.4 USS協(xié)議介紹48-49
• 4.3 三電機同步協(xié)調(diào)控制平臺的軟件設(shè)計49-68
• 4.3.1 CPLD端的程序設(shè)計51-62
• 4.3.2 DSP程序的設(shè)計62-65
• 4.3.3 單片機部分程序設(shè)計65-67
• 4.3.4 上位機程序設(shè)計67-68
• 4.4 小結(jié)68-69
• 第五章 三電機同步控制平臺的控制實驗結(jié)果與分析69-83
• 5.1 主電機閉環(huán)轉(zhuǎn)速響應(yīng)實驗69-73
• 5.2 三電機同步控制平臺的解耦實驗73-79
• 5.2.1 速度突變兩張力恒定實驗73-75
• 5.2.2 速度恒定兩張力突變實驗75-79
• 5.3 三電機同步控制平臺的負載實驗79-82
• 5.3.1 突加負載實驗79-81
• 5.3.2 突減負載實驗81-82
• 5.4 小結(jié)82-83
• 第六章 總結(jié)與展望83-85
• 6.1 主要結(jié)論83-84
• 6.2 展望84-85
• 參考文獻85-88
• 致謝88-89
• 在校期間發(fā)表的論文89

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