通用型全数字多电机同步传动系统研究

论文摘要

多电机同步传动系统被广泛地应用于纺织、造纸等行业,不同的工艺要求导致不同的控制方案,控制参数也有很大的差异,本课题力图开发一类通用型的同步控制系统,只要适当改变控制系统的一些参数设置,无需改变系统的硬件电路,便可满足不同的工艺要求。本论文从电气控制角度,包括上位机(工控机)的监控系统和下位机(单片机)的实时控制系统两个部分,利用上下位机两级控制实现多单元同步系统的全数字控制。 现场下位机部分设计了高精度的多电机速差控制系统。每一个传动单元都构成一个数字闭环控制系统。出单片机构成的可调式数字频率源,设计成了一个相位闭环系统,使其输出频率稳定、可靠,具有很高的调节精度,同时还可由上位机设置其频率值。控制器采用鉴频鉴相器构成了全数字闭环控制。变频器带有RS485串行接口,实现了微机两级控制。本系统采用全数字直线位移式松紧架,克服了传统模拟类松紧架的缺点,提高了控制精度,使整个系统实现了全数字控制。从动单元根据主动单元的频率和预置的频差,通过一定的算法得到自己的频率,形成精确的速差控制系统。 对于带卷绕类负载的单元,本系统采用模型参考自适应控制,同时还提出了变参考模型自适应控制的设计思想,即随着卷径的变化,算法的参数及模型也相应变化,以达到精确同步控制的要求。本论文利用系统仿真验证了设计的正确性和合理性。 系统的上位机部分采用组态软件实现了生产过程的动态模拟和所有参数的实时监控,同时还可以对下位机进行参数设定和控制。此微机两级控制系统具有广泛的通用性。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 多电机同步系统概述
• 1.2 国内外现状、研究水平和发展趋势
• 1.3 课题的目的和意义
• 1.4 论文的主要内容
• 1.5 论文在理论和实践上的创新点
• 第二章 单元机控制系统设计
• 2.1 单元机控制系统构成
• 2.2 可调式数字频率源设计
• 2.2.1 设计原理
• 2.2.2 硬件电路的设计
• 2.2.3 软件设计
• 2.3 控制器设计
• 2.3.1 系统组成及工作原理
• 2.3.2 电路设计
• 2.4 数学模型与动态分析
• 第三章 联合机设计
• 3.1 数字式松紧架设计
• 3.1.1 数字式松紧架的结构与原理
• 3.1.2 数字式松紧架的电路设计
• 3.2 从机系统设计
• 3.2.1 硬件系统设计
• 3.2.2 软件设计
• 第四章 上位机监控系统设计
• 4.1 工控组态软件及其使用方法
• 4.2 用户系统的界面制作
• 4.3 通讯接口与微机两级控制
• 4.3.1 485通讯接口
• 4.3.2 通讯协议
• 4.3.3 串行通讯与微机两级控制实现
• 第五章 卷绕系统的设计
• 5.1 卷绕机构的典型控制方法
• 5.2 模型参考自适应控制
• 5.2.1 模型参考自适应控制系统的结构
• 5.2.2 离散系统模型参考自适应系统的设计
• 5.2.3 卷绕控制系统的数学模型
• 5.2.4 卷绕控制系统的仿真
• 总结
• 参考文献
• 发表论文情况
• 致谢