高速同步的计算机控制设计与研究

摘要

信息时代引发的新技术革命促使了近年来伺服系统的快速发展，使得多电机传动被越来越广泛地应用于各种领域中。对于大型、重型负载的同步控制也随着电机负载能力的不断提高，由机械同步控制和液压同步控制向电气同步控制逐步发展，并成为以后同步控制研究的主要方向。为了提高多电机传动系统的动态和稳态性能，以及满足一些特定系统对于多电机精确同步的要求，多电机同步控制方法的研究变得越来越重要。一个优秀的同步控制方法要兼顾系统的时间和空间两个方面，因此同步控制方法的研究要深入到速度和位置的双重同步，它的成功研究可以应用到军事、航空以及一般工业技术领域中，为需要统一动作功能的多台电机提供协调控制技术。 本文以广东省科技计划项目“建筑物整体平移的计算机同步控制设备研制”为基础，构建了两台电机分担力矩，共同驱动高速运动的物体的伺服系统模型。对系统的硬件构成和软件框架进行了研究。 本系统，以基于PC的GT-200-SV运动控制卡为上位控制单元，采用安川交流伺服驱动器和伺服电机为执行元件，通过丝杠螺母将电机的旋转运动转变为直线运动，利用旋转编码器作为电机的速度检测元件，光栅尺作为直线运动的位置检测元件，构成了双闭环的两轴高速同步运动控制系统。对此，本文详细地阐述了运动控制系统的组成、关键技术和分类，并对运动控制系统的设计方法进行了分析。 在这个系统中，两台电机速度和转角的精确同步是最关键的，根据这一特殊要求，本文研究了已被广泛应用的非耦合控制算法和传统的耦合控制算法，提出了改进的耦合控制算法对两台电机进行控制，分析了传统PID的优缺点，阐述了神经网络的基本知识，将单神经元PID控制算法引入到同步控制系统，并对这种控制算法进行了仿真和分析。 由于交流伺服的基本工作原理是逆变原理，因而其本身就是一个比较大的干扰源，对此，本文讨论了运动控制卡控制的交流伺服系统常见的干扰现象以及必须要采取的抗干扰措施，以保证整个控制系统的可靠运行。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章运动控制系统分析

第三章运动控制系统的设计方法

第四章两轴全闭环同步运动控制系统的实现

第五章两轴同步运动控制的算法研究

第六章抗干扰分析与措施

总结与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

独创性声明

致谢