无轴系统同步控制的研究

论文摘要

无轴传动印刷机具有传动精度高、结构简化、传动比范围宽、调整方便等优点,它已逐步取代传统机械长轴印刷机并成为未来印刷业的发展趋势。经过多年的研究,许多学者都提出了一些应用于无轴传动系统的同步控制策略,至今为止,对于无轴传动印刷机同步控制系统的研究仍是热点与难点。面对各种因素造成的不同步现象,寻求多轴高性能的同步运动仍是一个急待解决的问题。本文针对无轴传动印刷机同步控制中所存在的难题进行了探索性的研究。本文首先以无轴传动印刷机为研究对象,在剖析无轴传动技术优势和学习无轴传动印刷机同步控制的基础知识之后,研究了目前常见的几种多电机的同步控制方式,为无轴传动印刷机同步控制系统设计了电子虚拟总轴同步控制策略,仿真结果说明了电子虚拟总轴控制策略能够满足多轴(大于两轴)系统速度同步和位置同步的要求,适合应用于无轴传动印刷机的同步控制系统。其次,本文在研究了滑模变结构控制算法的基础上,为无轴系统设计了滑模变结构控制器,以提高系统的跟踪性能和鲁棒性；并且针对实际运行过程中,驱动电机负载转矩变化等因素对同步精度造成的影响,设计了基于积分切换函数的自适应滑模变结构控制器。最后,对整个无轴传动印刷机同步控制系统进行了设计,并在MATLAB环境下对系统进行了仿真研究,仿真结果表明本文所提出的控制策略不但能够实现无轴传动印刷机的同步控制,而且能够有效地抑制系统参数变化等对系统位置同步造成的影响,达到了研究目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 印刷机的发展概况
• 1.2.1 印刷机概述
• 1.2.2 传统印刷机的传动技术
• 1.2.3 无轴传动取代机械传动的必然趋势
• 1.3 无轴传动印刷机系统控制技术简介
• 1.3.1 无轴传动印刷机系统控制技术的发展
• 1.3.2 无轴传动印刷机系统控制技术的特点
• 1.3.3 无轴传动印刷机系统控制中存在的技术难点
• 1.4 论文的主要工作
• 第2章 无轴传动同步控制基础
• 2.1 伺服传动原理概述
• 2.2 伺服电机数学模型
• 2.2.1 三相永磁同步电机模型
• 2.2.2 PMSM电机控制方式
• 2.3 伺服传动在无轴传动印刷机中的应用
• 2.3.1 无轴传动系统架构
• 2.3.2 多主轴形式
• 2.4 无轴传动同步控制原理
• 2.4.1 电子轴传动系统同步原理
• 2.4.2 无轴系统的同步控制结构
• 2.5 本章小结
• 第3章 无轴传动同步控制策略的研究
• 3.1 多电机同步控制概述
• 3.1.1 速度与位置同步的关系
• 3.1.2 动态刚度
• 3.1.3 电机拖动系统模型
• 3.2 多电机同步运动常用控制策略
• 3.3 电子虚拟总轴控制策略的研究
• 3.3.1 参数设置
• 3.3.2 仿真分析
• 3.4 同步主参考控制策略的研究
• 3.5 本章小结
• 第4章 滑模变结构控制理论的研究
• 4.1 滑模变结构控制的基本概念
• 4.2 滑模存在及到达条件
• 4.3 等效控制及滑模控制的动态品质
• 4.3.1 等效控制
• 4.3.2 滑模控制的动态品质
• 4.4 滑模面的设计
• 4.5 滑模控制器的设计方法
• 4.6 滑模变结构控制的抖振问题
• 4.6.1 抖振因素分析
• 4.6.2 抖振的削弱和抑制
• 4.7 滑模变结构控制在无轴系统的应用前景
• 4.8 本章小结
• 第5章 无轴传动同步控制系统的设计
• 5.1 单轴系统设计
• 5.2 单轴系统的积分自适应滑模变结构控制器设计
• 5.2.1 积分型滑模控制器的设计
• 5.2.2 自适应滑模控制器的设计
• 5.3 多轴同步控制系统的设计
• 5.4 多轴同步控制系统的仿真研究
• 5.4.1 仿真模型建立
• 5.4.2 仿真结果分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 结束语
• 参考文献
• 致谢