经编机电子横移系统建模与控制方法研究

摘要

电子横移系统的工作精度,稳定性和可靠性对于经编机生产的产品质量和生产效率起着决定性的作用。目前面世的电子横移系统经编机在高速工作时的控制精度以及稳定性上的表现还远不能令人满意,并且还没有关于驱动电机故障容错控制等提升系统可靠性方面的研究。因此,建立电子横移系统的模型并改进其控制算法,研究其故障容错控制策略对于经编产业的发展具有重要意义。
　　本文以伺服系统驱动的电子横移经编机为研究对象,主要研究内容如下:
　　(1)首先根据经编机电子横移系统结构将其拆分为伺服系统、机械传动机构和梳栉三个部分。然后依据各部分的工作机理和运动特性得出其数学模型。最后通过将各部分的模型有机结合,得到经编机电子横移系统的数学模型。
　　(2)在上述模型的基础上,首先根据经编机工艺的要求与执行机构的机械特性得出电子横移系统的参考模型。然后基于模型参考自适应方法设计系统的自适应控制器,以保证系统在参数摄动情况下对于参考模型的跟踪精度;接着利用自适应Backstepping方法为系统设计控制器和参数自适应律,使得系统在输入不确定的情况下也能实现对参考信号精确跟踪。
　　(3)考虑了系统在高速工作的过程中存在摩擦非线性特性,得到与实际系统更为接近的非线性动态模型。运用Backstepping方法设计控制器补偿非线性因素对系统性能的影响,并利用自适应方法来逼近其中的不确定参数。提高了系统的控制精度和动态性能。最后通过仿真验证了该方法的有效性。
　　(4)考虑以多相电机作为电子横移系统驱动电机提高系统的可靠性。分析了多相电机的断相故障,并通过补偿剩余相电流的方法为断相故障设计了容错控制方案。仿真实验证明了施加容错控制后的电机转矩脉动有了明显减小,转矩性能得到了提升。

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第1章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的主要内容和研究方法

1.4 本章小结

第2章 经编机电子横移系统模型的建立

2.1 电子横移系统各部分组成及说明

2.2 经编机电子横移系统工作原理

2.3 系统建模

2.4 本章小结

第3章 经编机电子横移系统的先进控制算法设计

3.1 模型参考自适应控制方法

3.2 模型参考自适应控制设计

3.3 Backstepping设计法

3.4 本章小结

第4章 经编机电子横移系统的非线性模型与控制

4.1 电子横移系统的非线性动态模型

4.3 仿真实验分析

4.4 本章小结

第5章 经编机电子横移系统电机故障的容错控制

5.1 驱动电机常见故障

5.2 断相故障的分析与容错控制策略

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 本文研究总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果