本文關鍵詞：升降舞臺安全性關鍵技術研究

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【摘要】：隨著人們在精神層面需求的不斷增長,傳統(tǒng)的舞臺演出已經(jīng)難以滿足人們的視覺追求,舞臺演藝隨之也變得越來越多元化,這都促使現(xiàn)代舞臺控制系統(tǒng)的功能和結構變得更加復雜,舞臺控制系統(tǒng)的安全性更成了人們關注的焦點。鑒于此,本文以實際某劇院升降舞臺系統(tǒng)為對象,并結合我國當前實際升降舞臺系統(tǒng)PLC+矢量變頻器+交流電機的體系結構,著重就升降舞臺多電機同步控制和編碼器故障診斷與容錯控制兩方面問題展開了研究,具體內(nèi)容如下:1)升降舞臺控制系統(tǒng)設計以某劇院的升降舞臺控制系統(tǒng)為背景,描述了升降舞臺系統(tǒng)硬件驅(qū)動體系結構,分析了所涉及的安全相關問題,并根據(jù)升降舞臺的控制與安全需求,對升降舞臺系統(tǒng)進行了互鎖、限位等保護設計,使舞臺演藝有了基礎安全保障。2)升降舞臺多電機預測函數(shù)同步控制策略研究針對舞臺機械中升降臺因受到外界干擾及電機自身參數(shù)攝動引起的不同步現(xiàn)象,以工程中常用的并聯(lián)同步控制為基礎,設計單電機的預測函數(shù)控制器,并結合位置偏差耦合,構建出了一種基于預測函數(shù)與偏差耦合復合的升降臺同步控制方案。由于預測函數(shù)較強的魯棒性和優(yōu)良動態(tài)性能,又輔以位置均值偏差耦合補償,二者共同提高了升降舞臺系統(tǒng)的同步控制性能,仿真結果也進一步顯示出該控制策略較PI控制具有更好的魯棒性與更高的控制精度,削弱了舞臺多電機驅(qū)動中的因同步性能不滿意帶來的安全隱患。3)基于KPLS與SPRT的雙編碼器故障診斷與容錯控制策略研究鑒于預測函數(shù)控制器的強魯棒性和優(yōu)良性能,結合實際升降舞臺系統(tǒng)中雙編碼器結構,提出了一種預測函數(shù)控制器作為控制核心、輔以數(shù)據(jù)驅(qū)動KPLS建模與SPRT結合的雙編碼器故障診斷與容錯控制方案。利用升降舞臺系統(tǒng)正常運行時的歷史數(shù)據(jù)分別建立控制輸入與速度編碼器和位置編碼器的KPLS預測模型,實際運行時將模型預測值與實際編碼器輸出之間產(chǎn)生殘差,用序貫概率比(SPRT)進行故障檢測,結合適宜的故障切換機制,進行雙編碼器故障的解析冗余或軟冗余閉環(huán)容錯。仿真結果表明本文提出的方法能夠可靠的進行雙編碼器的故障診斷,并通過位置與速度的解析關系或軟冗余切換安全容錯控制,確保了升降舞臺系統(tǒng)在傳感器故障下的安全性。
【關鍵詞】：升降臺 安全性 同步控制 編碼器 故障診斷與容錯控制
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP273
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 課題背景及意義12-13
• 1.1.1 選題背景12
• 1.1.2 選題的目的及意義12-13
• 1.2 舞臺機械系統(tǒng)相關技術國內(nèi)外概況13-18
• 1.2.1 舞臺機械控制技術國內(nèi)外現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 舞臺機械系統(tǒng)相關技術國內(nèi)外概述15-18
• 1.3 論文的主要內(nèi)容及其章節(jié)安排18-19
• 1.4 本章小結19-20
• 第2章 升降舞臺控制系統(tǒng)設計20-31
• 2.1 舞臺機械臺下系統(tǒng)概述20-22
• 2.1.1 舞臺機械臺下系統(tǒng)設備功能特點20-21
• 2.1.2 某劇院舞臺機械臺下設備組成21-22
• 2.2 某劇院升降舞臺系統(tǒng)設計22-30
• 2.2.1 升降舞臺控制系統(tǒng)簡介22
• 2.2.2 升降舞臺有關安全性設計考慮22-23
• 2.2.3 升降舞臺系統(tǒng)硬件驅(qū)動體系結構23-25
• 2.2.4 升降舞臺底層程序設計25-30
• 2.3 本章小結30-31
• 第3章 升降舞臺系統(tǒng)中多電機預測函數(shù)同步控制策略研究31-43
• 3.1 升降舞臺同步控制與預測函數(shù)控制概述31-34
• 3.1.1 同步控制31-33
• 3.1.2 預測函數(shù)控制33-34
• 3.2 升降舞臺多電機預測函數(shù)控制34-38
• 3.2.1 升降舞臺多電機預測函數(shù)同步控制方案34-35
• 3.2.2 升降舞臺預測函數(shù)控制器設計35-38
• 3.3 仿真研究與結果分析38-42
• 3.3.1 實驗仿真38
• 3.3.2 結果分析38-42
• 3.4 本章小結42-43
• 第4章 升降舞臺系統(tǒng)中雙編碼器故障診斷及容錯控制策略研究43-56
• 4.1 雙編碼器故障診斷及軟閉環(huán)容錯控制方案43-46
• 4.1.1 故障診斷與容錯控制相關方法選擇43-44
• 4.1.2 雙編碼器故障診斷和容錯控制方案構建44-45
• 4.1.3 工作原理45-46
• 4.2 基于KPLS與SPRT的雙編碼器故障診斷與容錯控制46-50
• 4.2.1 基于KPLS的雙編碼器建模47-48
• 4.2.2 基于SPRT的雙編碼器故障檢測48-49
• 4.2.3 雙編碼器故障軟冗余容錯工作流程49-50
• 4.3 仿真研究與結果分析50-55
• 4.3.1 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的核部分偏最小二乘預測建模仿真50-52
• 4.3.2 雙編碼器的故障診斷與軟閉環(huán)容錯仿真分析52-55
• 4.4 本章小結55-56
• 結論與展望56-58
• 參考文獻58-64
• 致謝64-65
• 附錄A 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文和科研成果65

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1 李煒;王啟業(yè);龔建興;;多電機同步控制在升降舞臺系統(tǒng)中的應用[J];電氣自動化;2010年05期

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