瓦楞纸板生产线横切机驱动与控制研究

论文摘要

瓦楞纸板横切机,用于对生产线上连续产出的瓦楞纸板进行动态定长剪切,俗称“飞剪”。要求剪切时切刀速度跟随纸板速度变化,即速度跟随;同时,在跟随过程中实现定长控制,即位置控制。因此,其“飞剪”控制是一个复杂的运动控制问题。为实现快速跟随,则要求驱动装置具有响应快,无超调,能快速停车定位。目前国内外还未见有专门的横切机驱动装置。直流驱动方式由于其换向器问题应用较少;普通变频器驱动方式难以满足快速性要求。本文主要针对横切机驱动系统开展设计与研究工作。论文以交流伺服驱动技术为基础,提出了一种智能型横切机伺服驱动器设计方案。主电路由三相整流模块和智能功率模块构成,控制电路采用DSP芯片TMS320F2812实现全数字化设计,利用DSP芯片PWM输出功能实现PWM控制。以交流永磁同步伺服电机数学模型为理论基础,提出采用电压空间矢量脉宽调制SVPWM与基于id = 0的转子磁场定向矢量控制相结合的方案,实现对横切机的驱动控制。软件设计利用模块化编程思想,针对横切机驱动系统特点,电流调节器采用常规PI控制算法,速度调节器采用模糊PID控制算法。仿真及试验结果表明该设计是有效,可行的,该驱动器有较好的速度跟随特性,满足系统要求,为高性能横切机整套设备的研制积累了经验。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 瓦楞纸板横切机生产工艺及控制要求
• 1.2.1 瓦楞纸板横切机生产工艺
• 1.2.2 瓦楞纸板横切机控制要求
• 1.3 瓦楞纸板横切机控制技术发展现状
• 1.3.1 国内外瓦楞纸板生产技术发展现状
• 1.3.2 国内外瓦楞纸板横切机驱动与控制发展现状
• 1.4 国内横切机控制存在的主要问题
• 1.5 本文主要工作
• 2 瓦楞纸板横切机伺服驱动控制方案设计
• 2.1 横切机运动特性分析
• 2.1.1 横切机负载特征分析
• 2.1.2 横切机传动方式分析
• 2.2 横切机调速方案确定
• 2.2.1 横切机驱动系统对调速性能的要求
• 2.2.2 横切机变频调速方案
• 2.3 横切机交流伺服驱动控制系统整体方案
• 2.3.1 横切机交流伺服驱动控制方案
• 2.3.2 基于DSP 的横切机伺服驱动控制系统
• 2.3.3 横切机伺服控制驱动器的功能及总体设计
• 2.4 横切机交流伺服系统数学模型建立及仿真
• 2.4.1 系统建模
• 2.4.2 仿真研究
• 2.5 本章小结
• 3 横切机伺服控制驱动器控制策略研究
• 3.1 横切机伺服控制驱动器矢量控制策略
• 3.1.1 PMSM 的矢量控制原理
• d = 0 矢量控制方式'>3.1.2 i_d = 0 矢量控制方式
• 3.2 数字调节器设计
• 3.2.1 电流调节器设计
• 3.2.2 速度调节器设计
• 3.2.3 位置调节器设计
• 3.3 基于SVPWM 的逆变器调制策略
• 3.4 仿真研究
• 3.5 本章小结
• 4 基于DSP 的横切机伺服控制驱动器设计
• 4.1 驱动器结构设计
• 4.1.1 主电路设计
• 4.1.2 控制电路设计
• 4.1.3 刀辊位置/速度检测电路设计
• 4.1.4 IPM 输出电压电流检测电路设计
• 4.1.5 故障保护电路设计
• 4.1.6 系统电源解决方案
• 4.1.7 系统抗干扰措施
• 4.2 驱动器软件设计
• 4.2.1 主程序设计
• 4.2.2 中断服务程序
• 4.2.3 系统功能模块
• 4.2.4 上位机监控界面设计
• 4.3 本章小结
• 5 试验研究
• 5.1 试验目的
• 5.2 试验环境
• 5.3 试验内容
• 5.3.1 驱动电路测试实验及波形
• 5.3.2 伺服电机运行实验
• 5.3.3 速度跟随性实验
• 5.4 试验结果分析及总结
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢